В работе «Digital Twins solve the mystery of Raman spectra of | AnanikovLab

В работе «Digital Twins solve the mystery of Raman spectra of parental and reduced graphene oxides» за авторством Е.Ф. Шека подробно рассмотрен этот вопрос и приведены объяснения наблюдаемым результатам.

Оказалось, что дублет в ВОГ представляет собой пару, за которую ответственны колебания sp3 C-C и sp2 C-C, первое из которых представляет собой колебания связи sp3 C-C, образованной между атомами углерода соседних слоев. Что касается ОГ, то аналогичная пара полос валентных колебаний sp3 C-C и sp2 C-C является результатом не до конца завершенного превращения sp2 в sp3 в углеродном каркасе, что обусловлено неполным окислением материала.

Также перестройка структуры за счет замены бензольных звеньев на циклогексановые сопровождается неизбежным удлинением исходных связей и приводит к значительному механическому напряжению углеродного каркаса. Доля укороченных связей относительно невелика и составляет 7–9% от всего массива связей, но этого количества вполне достаточно, чтобы объяснить наличие 20–10% неокисленных атомов углерода и объясняет появление полосы II, связанной с колебаниями sp2 C-C. Характерная структура sp3-sp2 D-G-дублета спектра КР для ВОГ говорит о том, что исследуемое вещество состоит из кольцеобразных молекул графена с линейным размером менее 15 нм, упакованных в стопки различной толщины.

Соотношение интенсивностей D и G мод должно зависеть от числа слоев в стопке и увеличивать интенсивность D-полосы по мере увеличения числа этих слоев. В свою очередь, D-G дублет sp3-sp2 в спектре КР для ОГ свидетельствует о том, что произошло преобразование sp2 в sp3 в углеродном каркасе, но не до конца из-за прекращения окисления, что проявляется наличием полосы G в этом спектре. Самопроизвольное же прекращение окислительных реакций является следствием постепенной дерадикализации исходных sp2 атомов углерода, расположенных в плоскости.