Nan 2010, Geim ak Novoselov te genyen pri Nobel nan fizik pou travay yo sou grafèn. Prim sa a te kite yon enpresyon gwo twou san fon sou anpil moun. Apre yo tout, se pa tout Nobel Prize zouti eksperimantal se kòm komen kòm tep adezif, epi yo pa tout objè rechèch se kòm majik ak fasil a konprann kòm "ki genyen de dimansyon kristal" grafèn. Travay la an 2004 ka bay nan 2010, ki se ra nan dosye a nan pri Nobel nan dènye ane yo.
Graphene se yon kalite sibstans ki konsiste de yon kouch sèl nan atòm kabòn byen ranje nan yon myèl ki genyen de dimansyon hexagonal. Tankou dyaman, grafit, fullerene, kabòn nanotub ak kabòn amorphe, li se yon sibstans ki sou (senp sibstans) ki konpoze de eleman kabòn. Jan yo montre nan figi ki anba a, fullerenes ak nanotub kabòn ka wè sa tankou woule moute nan kèk fason soti nan yon kouch sèl nan grafèn, ki se anpile pa kouch anpil nan grafèn. Rechèch teyorik la sou itilizasyon grafèn pou dekri pwopriyete divès kalite sibstans ki sou kabòn (grafit, nanotub kabòn ak grafèn) te dire prèske 60 ane, men li jeneralman kwè ke materyèl de dimansyon sa yo difisil pou egziste pou kont li, Se sèlman tache ak sifas la substrate ki genyen twa dimansyon oswa sibstans ki sou andedan tankou grafit. Li pa t 'jouk 2004 ki Andre Geim ak elèv li Konstantin Novoselov wete yon kouch sèl nan grafèn soti nan grafit nan eksperyans ki rechèch la sou Graphene reyalize nouvo devlopman.
Tou de fullerene (agòch) ak kabòn nanotub (mitan) ka konsidere kòm ke yo te woule moute pa yon kouch sèl nan grafèn nan kèk fason, pandan y ap grafit (adwat) se anpile pa kouch miltip nan grafèn nan koneksyon an nan van der Waals fòs.
Sèjousi, grafèn ka jwenn nan plizyè fason, ak diferan metòd gen avantaj pwòp yo ak dezavantaj yo. Geim ak Novoselov te jwenn grafèn nan yon fason ki senp. Sèvi ak tep transparan ki disponib nan makèt yo, yo wete grafèn, yon fèy grafit ak yon sèl kouch atòm kabòn epè, ki soti nan yon moso nan wo-lòd grafit pirolitik. Sa a se pratik, men contrôleur a se pa tèlman bon, ak grafèn ak yon gwosè nan mwens pase 100 mikron (yon dizyèm nan yon milimèt) ka sèlman jwenn, ki ka itilize pou eksperyans, men li difisil yo dwe itilize pou pratik aplikasyon yo. Depozisyon vapè chimik ka grandi echantiyon grafèn ak gwosè a nan dè dizèn de santimèt sou sifas la metal. Malgre ke zòn nan ak oryantasyon ki konsistan se sèlman 100 mikron [3,4], li te apwopriye pou bezwen yo pwodiksyon nan kèk aplikasyon pou. Yon lòt metòd komen se chofe Silisyòm carbure (sik) kristal a plis pase 1100 ℃ nan vakyòm, se konsa ke atòm yo Silisyòm tou pre sifas la evapore, ak atòm yo kabòn ki rete yo rearanje, ki ka tou jwenn echantiyon grafèn ak pwopriyete bon.
Graphene se yon nouvo materyèl ki gen pwopriyete inik: konduktiviti elektrik li yo se tankou ekselan tankou kwiv, ak konduktiviti tèmik li yo se pi bon pase nenpòt ki materyèl li te ye. Li trè transparan. Se sèlman yon ti pati (2.3%) nan ensidan an vètikal limyè vizib yo pral absòbe pa grafèn, ak pi fò nan limyè a ap pase nan. Li se konsa dans ke menm atòm elyòm (molekil yo gaz pi piti) pa ka pase nan. Pwopriyete sa yo majik yo pa dirèkteman eritye soti nan grafit, men soti nan mekanik pwopòsyonèl. Pwopriyete inik elektrik ak optik li yo detèmine ke li gen gwo kandida aplikasyon.
Malgre ke grafèn te parèt sèlman pou mwens pase dis ane, li te montre anpil aplikasyon teknik, ki se ra anpil nan jaden yo nan fizik ak syans materyèl. Li pran plis pase dis ane oswa menm deseni pou materyèl jeneral pou avanse pou pi soti nan laboratwa nan lavi reyèl. Ki sa ki nan itilize nan grafèn? Se pou nou gade nan de egzanp.
Electrodes mou transparan
Nan anpil aparèy elektrik, materyèl kondiktè transparan bezwen itilize kòm elektwòd. Mont elektwonik, kalkilatris, televizyon, ekspozisyon kristal likid, manyen ekran, panno solè ak anpil lòt aparèy pa ka kite egzistans lan nan elektwòd transparan. Electrodes tradisyonèl la transparan sèvi ak oksid fèblan endyòm (ITO). Akòz pri a segondè ak ekipman pou limite nan endyòm, materyèl la se frajil ak mank de fleksibilite, ak electrodes a bezwen yo dwe depoze nan kouch nan mitan nan vakyòm, ak pri a se relativman wo. Pou yon tan long, syantis yo te ap eseye jwenn ranplasan li yo. Anplis de kondisyon ki nan transparans, bon konduktiviti ak preparasyon fasil, si fleksibilite nan materyèl nan tèt li se yon bon bagay, li pral apwopriye pou fè "papye elektwonik" oswa lòt aparèy ekspozisyon pliyan. Se poutèt sa, fleksibilite se tou yon aspè trè enpòtan. Graphene se tankou yon materyèl, ki se trè apwopriye pou elektwòd transparan.
Chèchè ki soti nan Samsung ak Chengjunguan Inivèsite nan Kore di sid te jwenn grafèn ak yon longè dyagonal nan 30 pous pa depo vapè chimik ak transfere li nan yon 188 micron epè polietilèn tereftalat (PET) fim yo pwodwi yon grafèn ki baze sou ekran manyen [4]. Jan yo montre nan figi ki anba a, grafèn la grandi sou papye a kwiv se premye estokaj ak tep la tèmik nidite (pati ble transparan), Lè sa a, se papye a kwiv fonn pa metòd chimik, epi finalman grafèn la transfere nan fim nan bèt kay pa chofaj .
Nouvo ekipman endiksyon foto -elektrik
Graphene gen pwopriyete trè inik optik. Malgre ke gen yon sèl kouch atòm, li ka absòbe 2.3% nan limyè a ki emèt nan tout seri a longèdonn soti nan limyè vizib nan enfrawouj. Nimewo sa a pa gen anyen fè ak lòt paramèt materyèl nan grafèn epi li se detèmine pa pwopòsyon elektwodinamik [6]. Limyè a absòbe ap mennen nan jenerasyon an nan transpòtè (elektwon ak twou). Jenerasyon an ak transpò nan transpòtè nan grafèn yo trè diferan de sa yo ki nan semi -kondiktè tradisyonèl yo. Sa fè grafèn trè apwopriye pou ekipman endiksyon foto -elektrik ultrafast. Li estime ke ekipman endiksyon foto -elektrik ka travay nan frekans nan 500GHz. Si yo itilize li pou transmisyon siyal, li ka transmèt 500 milya dola zewo oswa moun pou chak dezyèm, epi ranpli transmisyon sa ki nan de disk Ray Blu nan yon dezyèm.
Ekspè ki soti nan IBM Thomas J. Watson Research Center nan Etazini yo te itilize grafèn pou fabrike aparèy endiksyon foto -elektrik ki ka travay nan 10GHz frekans [8]. Premyerman, grafèn flak yo te prepare sou yon substrate Silisyòm ki kouvri ak 300 nm silica epè pa "tep metòd chire", ak Lè sa a, Paladyòm lò oswa Titàn lò elektwòd ak yon entèval nan 1 micron ak yon lajè nan 250 nm yo te fè sou li. Nan fason sa a, se yon grafèn ki baze sou aparèy endiksyon foto -elektrik jwenn.
Dyagram schematic de grafèn ekipman endiksyon foto -elektrik ak optik mikwoskòp elèktron (SEM) nan echantiyon aktyèl. Liy lan nwa kout nan figi a koresponn ak 5 mikron, ak distans ki genyen ant liy metal se youn micron.
Atravè eksperyans, chèchè yo te jwenn ke sa a metal grafèn estrikti estrikti endiksyon foto -elektrik ka rive jwenn frekans lan k ap travay nan 16GHz nan pi, epi yo ka travay nan gwo vitès nan seri a longèdonn soti nan 300 nm (tou pre iltravyolèt) a 6 mikron (enfrawouj), pandan y ap Tib tradisyonèl endiksyon foto -elektrik la pa ka reponn a limyè enfrawouj ak pi long longèdonn. Frekans lan k ap travay nan grafèn ekipman endiksyon foto -elektrik toujou gen gwo chanm pou amelyorasyon. Pèfòmans siperyè li fè li gen yon pakèt domèn kandida aplikasyon, ki gen ladan kominikasyon, kontwòl remote ak siveyans anviwònman an.
Kòm yon nouvo materyèl ki gen pwopriyete inik, rechèch la sou aplikasyon an nan grafèn se émergentes youn apre lòt. Li difisil pou nou resanse yo isit la. Nan lavni, ka gen tib efè jaden ki fèt ak grafèn, switch molekilè ki fèt ak grafèn ak detektè molekilè ki fèt ak grafèn nan lavi chak jou ... grafèn ki piti piti soti nan laboratwa a pral klere nan lavi chak jou.
Nou ka atann ke yon gwo kantite pwodwi elektwonik lè l sèvi avèk grafèn ap parèt nan fiti prè. Reflechi sou ki jan enteresan li ta si smartphones nou yo ak netbooks ta ka woule moute, sere sou zòrèy nou yo, boure nan pòch nou an, oswa vlope nan ponyèt nou yo lè yo pa nan itilize!
Post tan: Mar-09-2022