Термопрограммируемый синтез монокристаллов квазисвободного N-графена из молекул ацетонитрила

На поверхности Ni(111) реализован оригинальный термопрограммируемый рост монокристаллов азотированного графена размером с подложку. Технологический процесс включает в себя адсорбцию ацетонитрила при температуре около -10$^\circ$C, флэш-прогрев образца до 140 $^\circ$C, отжиг при 400 $^\circ$C для образования сплошного эпитаксиального монослоя углерода со структурой графена. Интеркаляция золота под слой углерода на поверхности Ni(111) приводит к формированию квазисвободного монокристалла N-графена. Для определения структуры азотных центров в графене использовалась сканирующая туннельная микроскопия совместно с расчетами на основе теории функционала плотности. В частности, установлено, что азот может входить в решетку графена как в виде отдельных атомов, так и виде кластеров из двух и трех атомов. Концентрация азота в графене может составлять от 0.2 до 0.6 %.