Большой интерес к оксиду графена (ОГ), проявленный в последние десятилетия, привел к значительным достижениям в области его многочисленных применений и понимания химического состава. В исследованиях участвует сообщество ученых, включая специалистов в области химии, физики, материаловедения. Несмотря на такое разнообразие, распространенные методы определения характеристик, такие как Рамановская спектроскопия, Фурье-спектроскопия, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, часто используются неправильно и интерпретируются противоречиво.

Ошибки при обработке и анализе данных нередко делают недействительными ключевые выводы, приводимые в научных статьях. Во многих случаях экспериментальные данные, представленные в различных исследованиях, трудно сопоставить из-за отсутствия стандартизированных способов интерпретации. Цель этого обзора, опубликованного в издательстве ACS Publications, – прояснить распространенные ошибки в описании ОГ и дать полезные рекомендации по наилучшей практике сбора, обработке данных. Он также призван служить руководством для новых исследователей, начинающих изучать оксид графена.

«Речь идет об обзорной статье, которая пишется на основе уже известных ранее опубликованных фактов. Тем не менее элемент творчества и новшества здесь все же был. Это не типичная обзорная статья, где просто перечисляются и обсуждаются последние публикации. Мы скрупулезно проанализировали все имеющиеся в литературе ошибки и предложили правильные рабочие алгоритмы проведения анализов и интерпретации экспериментальных данных. С этой точки зрения работу можно характеризовать как дискуссионную статью и одновременно как учебное пособие, – подчеркнул значимость работы первый автор статьи, ведущий научный сотрудник НИЛ «Материалы для зеленой энергетики» Химического института им. А.М. Бутлерова Казанского федерального университета Айрат Димиев. – Идея о подготовке соответствующего материала пришла нам совместно с профессором кафедры физики Университета Умео (Umea University) Александром Талызиным четыре года назад. Мы видели какие "ляпы" публикуются в высокорейтинговых журналах. С тех пор ситуация только ухудшалась».

В начале 2000-х в ряде работ были допущены ошибки в характеризации оксида графена. Они набирали внушительный объем цитирования и становились источником «непререкаемого авторитета». В результате ближе к 2020 году установился устойчивый тренд на неверное использование инструментальных методов анализа, а также ошибочную интерпретацию получаемых данных. Таким образом, в области оксида графена была создана некая виртуальная реальность в корне неправильных подходов. Если сегодня задать по этой теме вопрос ИИ, можно получить неправильный ответ.

А. Димиев остановился на двух из четырех обсуждаемых методов, которые наиболее часто используются и интерпретируются неправильно. Первый – Рамановская спектроскопия, также известная в нашей стране как спектроскопия комбинационного рассеяния света.

«Метод информативнее по отношению ко всем углеродным материалам с sp2-гибридизацией углерода за исключением именно оксида графена. Дело в том, что в ОГ плотность дефектов многократно превышает порог чувствительности метода. То есть по отношению к оксиду графена этот метод не является рабочим. Тем не менее, в девяти статьях из 10 он используется. Авторы обсуждают изменения в соотношениях интенсивностей так называемых G и D мод, что на самом деле не свидетельствует вообще ни о чем», – пояснил химик.

Второй по степени проблематичности метод – это инфракрасная спектроскопия. Здесь в 95 процентах публикаций более половины полос поглощения в спектральной области отпечаток пальцев приписывается неверно. Соответственно на основании изменений в интенсивности полос авторы приходят к ошибочным заключениям о глубине целевых реакций функционализации.

Ранее ученым Химического института удалось расшифровать инфракрасный спектр оксида графена. Результаты исследования, которое проводилось в рамках проекта «Новые подходы к расшифровке строения и химических свойств оксида графена», поддержанного грантом Российского научного фонда, представлены в статье, опубликованной в журнале Carbon.

Последние несколько лет ученые делали упор на прикладные исследования. Самыми последними разработками являлись катализаторы, используемые в водородных топливных элементах.

«До этого мы разработали линейку микроэлементных удобрений для сельского хозяйства (образцы отправлены в Бразилию для тестирования в полевых условиях – прим. ред.). По запросу АО "Нэфис-Косметикс" разработаны два вещества – компонента синтетических моющих средств, которые были успешно протестированы в их лаборатории. Также разработан уникальный материал для ликвидации разливов жидких нефтепродуктов на поверхности водоемов. Большинство защищено патентами РФ», – подчеркнул Айрат Димиев.

Оксид графена является одним из самых перспективных материалов. Список потенциальных сфер применения огромен. Например, использование в новом поколении литий-ионных аккумуляторов и как добавка в строительных смесях.

«Еще раз подчеркну, что это не просто обзорная статья, а важнейшее событие в данной области знаний, которое, как мы надеемся, окажет позитивное влияние на ее дальнейшее развитие. Написать что-либо в таком журнале (импакт-фактор равен 55.8 – прим. ред.) можно только по приглашению редакционной коллегии», – резюмировал Димиев.

При частичной или полной перепечатке материала, а также цитировании необходимо ссылаться на пресс-службу КФУ.

Присоединяйтесь к каналу КФУ в MAX.