border=0

Graphene

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>

Graphene (Ingelsk graphene) is in twa-dimensional allotropyske modifikaasje fan karbon; in laach fan carbononatoms ien atoom dik is ferbûn troch sp²-bonds yn in hexagonale twa-dimensionale kristallklasse. It kin fertsjintwurdige wurde as ienige fleantúch fan graphit, ôfsletten fan 'e bulkkrityk. Grafene hat in hege meganyske stiffness en goede thermelefieding. De hege mobiliteit fan ladingstransporters makket it in protte materiaal foar gebrûk yn in breed ferskaat oan tapassingen, benammen as de takomstige basis fan nanoelektronika en de mooglike ferfanging fan silisium yn yntegrearre circus.

De wichtichste metoade fan grafyske produksje, dy't op it stuit beskikber is yn 'e betingsten fan wittenskiplike laboratoaren, is basearre op it meganyske ôfhanneljen of eksfoliaasje fan graphite-lagen. It makket de heechste kwaliteit fan samples mei hege drager mobiliteit te krijen. Dizze metoade betsjut net it gebrûk fan grutte skaalproduksje, om't dit in hantlieding is.

In oar bekende metoade is de metoade fan thermyske ûntbining fan in silisykarbid-substrat, folle tichterby de yndustryke produksje. Om't it grafyk earst yn 2004 allinich krige hat, is it noch net goed begrepen en lûkt it ynteressearre.

Troch 'e eigendomens fan it enerzespektrum fan drager, graene spesifike, yn tsjinstelling ta oare twa-dimensionale systemen, elektrophysyske eigenskippen.

Untdekhistoarje

De ûntdekkings fan graphene, A. K. Heimu, en K. S. Novoselov waarden foar 2010 foar de Nobelpriis foar de Fysika takend.

Grafene is in twa-dimensionale kristall besteande út ien inkele lagen fan carbonatomaten dy't yn in hexagonale klam sitte.

Fig. 8.5 De ​​perfekte kristalstruktuer fan grafyk is in hexagonale kristallklitter.

Teoretyske stúdzjes oer it skeppen fan grafyk begonen >

Nettsjinsteande soksoarte spesifike skaaimerken krigen dizze konklúzjes oant 2005 gjin eksperimintele befestiging, omdat it net mooglik wie grafyk oan te meitsjen. Dêrneist waard it teoretysk noch earder bewiisd dat in frije folslein twa-dimensionale film net ûntfongen wurde kin troch instabiliteit yn ferbân mei falt of twisjen. Thermyske fluktuaasjes liede ta it ferdielen fan in twa dimensjele krystaal by elke finale temperatuer.

Interesse yn grafyk ferskynde wer nei de ûntdekking fan kanaal fanotubes, om't de folsleine begjinte teory basearre wie op in ienfâldige model fan in nanotube as in sylinder sweep. Dêrom is de teory foar grafyn yn oanfolling oan nanotubes goed ûntwikkele.

Besocht om grafyk te krijen oan in oar materiaal begon mei eksperiminten mei in ienfâldige potlood en bliuwt mei in atoommikroskoop om meganyske lagen mechanikaar te ferwiderjen, mar net slagge. It gebrûk fan grafyt mei ynboude (ynterfalleare graphite) alien atomen yn 'e interplanêre romte (brûkt om de ôfstân tusken benoantal lagen en har splitsing te ferheegjen) hat ek gjin resultaat lieden.

Yn 2004 publisearre Russyske en Britske wittenskippers in papier yn 'e tydskrift Science, dy't rapporteare oer grafyk op in oxidearre subsydzje fan silisium. Sa waard stabilisearring fan in twa-dimensionale film waard berikt troch de oanwêzigens fan in ferbining mei in dûnte dielektrike lagen. . Foar it earste kear, de direkteur, de Shubnikov-de Haas-effekt, waard de holle effekt foar samples besteande út karbonfilms mei atomyske dikte wurde mjitten.

De Shubnikov-de Haas-ynfloed is neamd nei de Sovjet-fysikist L. V. Shubnikov en de Nederlânske natuerkundige V. de Haas, dy't it yn 1930 ûntdutsen hat.

De observearre effekt bestie út oszillaasjes fan 'e magnetoaresistance fan bismutfilms by leech temperatueren.

De peeling-metoade is krekt ienfâldich en fleksibel, om't it wurket mei alle skreaune kristallen, dat is, dy materialen dy't swak binne (yn ferliking mei krêften yn in fleantúch) ferbine lagen fan twa-dimensionale kristallen. It kin brûkt wurde om oare twa-dimensionale kristallen te krijen: , , en oaren

Fig. 8.6 Ynkalearre graphite-lagen kinne fan elkoar skieden wurde.

Grafike stikken wurde makke troch meganyske aksje op tige oriïnteare pyrolytyske grafyk. Op it stuit wurde flakke platen fan grafyt pleatst tusken adhesive tapes (adhesive tape) en se wurde opnij oer en wer werd, krekt dûnte lagen (ûnder protte films, single-layer en twa-layer-lagen kinne foarkomme, dy't fan be>

Stielen fan grafyk kinne ek makke wurde fan graphite mei gemyske metoaden. Troch feroaring fan organyske lûdmiddels en gemikulieren kinne natuermjittige grafitêre lagen krigen wurde. Grutting kampanje by hege druk en temperatuer kin brûkt wurde om grutte films te krijen.

As de pyrolytyske graphite-kristal en it substrate tusken de elektroanen pleatst wurde, is it mooglik om te soargjen dat stikjes fan grafyk fan 'e oerflak, wêrûnder films fan atomêre dikte kin wurde oer in elektryske fjild op in oxidearre silizium-substrat oerbrocht. Om foarkommen te fertsjinjen (in spanning fan 1 oant 13 kV waard tusken de elektroanen tapast) waard in dûnte glêde plaat ek tusken de elektroanen pleatst.

Ideaal grafyk bestiet útinoar fan hexagonale sellen. De oanwêzigens fan pentoanale en heptongale sellen liedt ta ferskate soarten fan defekten. De oanwêzigens fan pentagonaal sellen liedt ta it faltjen fan it atoomflak yn in kegel. In struktuer mei 12 soksoarte defekten wurdt tagelyk bekend ûnder de namme fullerene . De oanwêzigens fan heptagonale sellen liedt ta de formaasje fan saddlefoarmige krúatturen fan it atoomflug. De kombinaasje fan dizze defekten en normale sellen kin liede ta de formaasje fan ferskate oerflakfoarmingen.

Mooglike brûkers foar grafyk

It is leauwe dat in balistyske transistor op basis fan grafyk oanlein wurde kin. Yn maart 2006 hat in groep ûndersikers fan it Georgia State Institute of Technology bekend makke dat se in transgrafyk fan grafenefet effekt krigen hawwe, en ek in quantum-ynterferinsjeapparaat. De ûndersikers leauwe dat se troch har realisaasjes in nije klasse fan grafene nanoelektronyk mei in basistransistor-dikheid fan oant 10 nm ferskine. Dizze transistor hat in hege leakingsstrom, dat is, it is net mooglik om de twa steaten mei in sletten en iepen kanaal te skieden.

It is net mooglik om grafat direkt te brûken by it meitsjen fan in fjild effekttransistor sûnder lûkstreamen troch de ôfwêzichheid fan in ferbeide sône yn dit materiaal, omdat it net mooglik is in signifikant ferskil yn wjerstân oan alle oanbe>

In oar gebiet fan tapassing is it gebrûk fan grafyk as in tige gefoelige sensor foar it fekken fan yndividuele molekulen fan meksels dy't oan it oerflak fan 'e film befette. Substannen lykas , , , . In sensor dy't 1 μm × 1 μm mjitten waard brûkt om de oanhing fan individuele molekulen te erkennen. to grafene. It prinsipe fan dizze sensor is dat ferskate molekulen as donors en akteurs wurkje kinne, wat op 'e rjochte liedt ta in feroaring yn' e wjerstân fan graphene. It effekt fan ferskate ûnreplikingen oer de konduktiviteit fan it grafyk is teoretysk ûndersocht. De molekule is in goede akseptear troch syn paramagnetyske eigenskippen en it diamagnetyske molekul ûntstiet in nivo tichtby it punt fan elektroanenutraliteit. Yn it algemiene gefal hawwe ûnjildingen dy't molekulen in magnetyske momint hawwe (in unferwachte elektroanin) hawwe sterker dopingseigens.

In oare belofte gebiet fan tapassing fan graphene is har gebrûk foar it meitsjen fan elektroanen yn Ionisten (supercapacitors) foar gebrûk as opladen aktive boarnen . Prototypen fan graphene-ionistoaren hawwe al in enerzjysintensiteit dy't fergelykber binne mei dy fan lead-sûderbatterijen. Koartsein is in nije type grafeleaze LED (LEC) makke makke.

In ideale twa-dimensionale film yn 'e frije steat kin net berikt wurde troch syn thermodynamyske ynstabiliteit. Mar as der defekten binne yn 'e film of it sil yn de romte ferwurke wurde (yn' e tredde dimensje), dan kin sa'n soart "net-ideale" film sûnder kontakt mei it substrat bestean. Yn in eksperimint dat gebrûk fan in transmeteel-elektro-mikroskoop bestiet, binne frije graphene films bestege en foarmje in komplek gewoane oerflak mei laterale dimensjes fan romtlike ynhomogensiten fan ûngefear 5-10 nm en in hichte fan 1 nm. It artikel lit sjen dat it kin wêze om in film te meitsjen fan kontakt mei de substrat, fêst op twa rigen, sadat in Nanoelektromechanika systeem ûntstiet. Yn dit gefal kin it slagjen fan grafyk as in membraan beskôge wurde, de feroaring yn 'e frekwinsje fan meganyske oscillaasjes wurdt foarsteld om te brûken foar massa's, krêft en lading, dat is om te brûken as in heul sensitive sensor .

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>





Sjoch ek:

Sensoren en mikroaktuators basearre op MEMS-technology

De fysike fundamentale fan Auger spektroskopy en neutronbefrakking

Evolúsjonêre modeling

Cantilever-sensoren basearre op hege molekulêre gewichts- en biopolymersysteem

Nuclear gamma resonânsje

De begripen fan klassike en quantumsysteem

Praktyske tapassing fan it effekt fan oerflakplasmonsononositeit

Quantum-oszillator basearre op elektromechanikaal resonator

Physysk aard fan 'e tunnel-effekt

Netlinear oscillatorlike prosessen yn multistable systeem

Apparat en prinsipe fan operaasje fan in biologyske neuron

Nuklear magnetyske resonânsje

SQUID-scanning mikroskoop-apparaat

Eigenskippen en tapassearre wearde fan nanomaterialen

Werom nei ynhâldsopjefte: Moderne fûnemintele en tapastlike ûndersyk yn ynstruminten

Views: 3197

11.45.9.63 © edudocs.fun is net de auteur fan de materialen dy't ynbrocht binne. Mar leveret de mooglikheid fan fergees gebrûk. Is der in fertsjinwurdiging fan 'e autoriteit? Skriuw ús | Feedback .