2010-cu ildə Geim və Novoselov, Fizikada Nobel mükafatını qrafendə işlərinə görə qazandı. Bu mükafat bir çox insanda dərin təəssürat yaratdı. Axı, heç bir Nobel mükafatı eksperimental vasitəsi deyil, yapışan lent kimi ümumi deyil və hər tədqiqat obyekti də sehrli və "iki ölçülü büllur" qrafin kimi anlamaq kimi deyil. 2004-cü ildə iş 2010-cu ildə mükafatlandırıla bilər, bu da son illərdə Nobel mükafatının rekordunda nadirdir.
Graphene, iki ölçülü bir balıcüks altıbucaqlı hexagonal lattice olaraq yaxından düz bir şəkildə bir qatlı bir qatdan ibarət bir növ bir maddədir. Diamond, qrafit, Fullerene, karbon nanotubes və amorf karbon kimi, karbon elementlərindən ibarət bir maddə (sadə bir maddə) kimidir. Aşağıdakı rəqəmdə göstərildiyi kimi, Fullerenes və karbon nanotubes bir çox şəkildə qrafenin bir çox təbəqəsi tərəfindən yığılmış bir təbəqədən bir şəkildə yuvarlanan kimi görünə bilər. Müxtəlif karbon sadə maddələrin (qrafit, karbon nanotubes və qrafenin) xüsusiyyətlərini təsvir etmək üçün qrafenin istifadəsi ilə bağlı nəzəri araşdırma (qrafit, karbon nanotubes və qrafen) təxminən 60 ildir ki, bu, bu cür iki ölçülü materialın təkcə təkcə mümkün qədər çətin olduğuna inanır, yalnız üçölçülü substrat səthinə və ya qrafit kimi maddələrə daxil edilir. 2004-cü ilə qədər Andre Geim və onun tələbəsi Konstantin Novoselov, qrafitdən bir təbəqədən bir təbəqəni qrafikdə yeni inkişafa nail olması üçün qrafitdən bir təbəqəni soyundu.
Həm Fullerene (solda) və karbon nanotube (orta) bir şəkildə bir təbəqənin bir təbəqəsi ilə yuvarlanan kimi qəbul edilə bilər, qrafit (sağda), Van der Waals gücünün birdən çox təbəqəsi tərəfindən yığılır.
İndiki vaxtda qrafenə bir çox cəhətdən əldə edilə bilər və fərqli üsulların öz üstünlükləri və çatışmazlıqları var. Geim və Novoselov qrafenə sadə bir şəkildə əldə etdi. Supermarketlərdə mövcud olan şəffaf lentdən istifadə edərək, Qrafene, yüksək sifarişli pirolitik qrafitdən olan yalnız bir karbon atomunun yalnız bir təbəqəsi olan bir qrafit təbəqəsi soyundular. Bu rahatdır, lakin nəzarət qabiliyyəti o qədər də yaxşı deyil və 100 mikrondan az olan qrafene yalnız təcrübələr üçün istifadə edilə bilən, lakin praktik üçün istifadə etmək çətindir Proqramlar. Kimyəvi buxarlanma çəngəlləri metal səthdə onlarla santimetr ölçüsü olan qrafen nümunələrini böyütə bilər. Ardıcıl istiqamətləndirmə sahəsi yalnız 100 mikrondur [3,4], bəzi tətbiqlərin istehsal ehtiyacları üçün uygundur. Başqa bir ümumi üsul, silikon karbidini (SIC) kristalını 1100-dən çox vakuumda istiləşdirməkdir, beləliklə, səthin yaxınlığında silikon atomları və qalan karbon atomları yenidən qurulmuşdur ki, bu da yaxşı xüsusiyyətləri olan qrafene nümunələri əldə edə bilər.
Graphene, unikal xüsusiyyətləri olan yeni bir materialdır: onun elektrik keçiriciliyi mis kimi əladır və istilik keçiriciliyi məlum materialdan daha yaxşıdır. Çox şəffafdır. Şaquli hadisənin görünən işığının yalnız kiçik bir hissəsi (2.3%) qrafen tərəfindən udulacaq və işığın çoxu keçəcəkdir. O qədər sıxdır ki, hətta helium atomları (ən kiçik qaz molekulları) keçə bilməz. Bu sehrli xüsusiyyətlər birbaşa qrafitdən miras qalmır, ancaq kvant mexanikasından. Onun bənzərsiz elektrik və optik xüsusiyyətləri bunun geniş tətbiq perspektivlərinin olduğunu müəyyənləşdirir.
Graphene yalnız on ildən az müddətdə görünsə də, fizika və maddi elm sahələrində çox nadir olan bir çox texniki tətbiqetməni göstərdi. Laboratoriyadan real həyata keçmək üçün on ildən çox və ya hətta onilliklər ərzində on ildən çox və ya hətta onilliklərdir. Qrafenin istifadəsi nədir? İki nümunəyə baxaq.
Yumşaq şəffaf elektrod
Bir çox elektrik cihazlarında şəffaf keçirici materiallar elektrodlar kimi istifadə edilməlidir. Elektron saatlar, kalkulyatorlar, televiziyalar, maye kristal ekranlar, toxunma ekranları, günəş panelləri və bir çox digər cihazlar şəffaf elektrodların mövcudluğunu tərk edə bilməz. Ənənəvi şəffaf elektrod, indium qalay oksidindən (ITO) istifadə edir. İçti yüksək qiymətə və məhdud taxılma səbəbindən material kövrəkdir və rahatlıq yoxdur və elektrod isə vakuumun orta təbəqəsinə qoyulması lazımdır və dəyəri nisbətən yüksəkdir. Uzun müddətdir ki, elm adamları onun əvəzedicisini tapmağa çalışırlar. Şəffaflığın tələblərinə əlavə olaraq, yaxşı keçiricilik və asan hazırlıq, əgər materialın özünün rahatlığı yaxşıdırsa, "elektron kağız" və ya digər qatlanan ekran cihazları hazırlamaq üçün uyğun olacaqdır. Buna görə rahatlıq da çox vacib bir cəhətdir. Graphene, şəffaf elektrodlar üçün çox uyğun olan belə bir materialdır.
Cənubi Koreyadakı Samsung və Chengjunguan Universitetinin tədqiqatçıları, kimyəvi bulanıq çöküntüsü ilə diaqonal uzunluğu 30 düym olan qrafene və 188 mikrona yaxın polietilen terefalat (pet) filmini (pet) filmini (pet) filmini (pet) birləşdirilmiş bir sensor ekranı istehsal etdi [4]. Aşağıdakı rəqəmdə göstərildiyi kimi, mis folqa üzərində böyüdülən qrafen əvvəlcə istilik soyma lenti (mavi şəffaf hissə) ilə bağlanmışdır, sonra mis folqa kimyəvi üsulla həll olunur və nəhayət, qrafikə qızdırma rejissoru .
Yeni fotoelektrik induksiya avadanlığı
Qrafene çox unikal optik xüsusiyyətlərə malikdir. Yalnız bir təbəqə var olsa da, bütün dalğa uzunluğundakı yayılmış işığın 2,3% -i görünən işığın infraqırılmasına qədər udulur. Bu nömrənin digər material parametrləri ilə heç bir əlaqəsi yoxdur və kvant elektrodinamika ilə müəyyən edilir [6]. Embone işıq daşıyıcıların (elektron və dəliklər) nəslinə səbəb olacaqdır. Qrafendəki daşıyıcıların nəsli və daşınması ənənəvi yarımkeçiricilərdə olanlardan çox fərqlidir. Bu, ultrafast fotoelektrik induksiya avadanlığı üçün çox uyğundur. Belə fotoelektrik induksiya avadanlıqlarının 500GHz tezliyində işləyə biləcəyi təxmin edilir. Siqnal ötürülməsi üçün istifadə olunarsa, saniyədə 500 milyard sıfır və ya bir saniyədə iki Blu ray diskinin məzmununun ötürülməsini tamamlaya bilər.
ABŞ-dakı IBM Tomas J. Watson Araşdırma Mərkəzinin mütəxəssisləri 10GHz Tezliyində işləyə biləcək fotoelektrik induksiya cihazlarını istehsal etmək üçün qrafendən istifadə etdilər [8]. Birincisi, 300 Nm qalın silisium ilə örtülmüş bir silikon substratda qrafen lampası hazırlandı və sonra 1 mikron və eni 250 Nm intervalı olan palladium qızıl və ya titan qızıl elektrodlar üzərində hazırlanmışdır. Bu şəkildə bir qrafenə əsaslanan fotoelektrik induksiya cihazı əldə edilir.
Graphene fotoelektrik induksiya avadanlıqlarının sxematik diaqramı və electical mikroskop (SEM) faktiki nümunələrin şəkilləri. Şəkildəki qara qısa xətt 5 mikrona uyğundur və metal xətlər arasındakı məsafə bir mikrondur.
Təcrübələr vasitəsilə, tədqiqatçılar bu metal qrafenin metal quruluşunun fotoelektrik induksiya cihazı 16GHz-in işləmə tezliyinə çata biləcəyini və ən çox 16GHz-dən yüksək sürətlə işləyə bilər (ultrabiolet yaxınlığında) 6 mikron (infraqırılmış) Ənənəvi fotoelektrik induksiya borusu daha uzun dalğa uzunluğu olan infraqırmızı işığa cavab verə bilməz. Graphene fotoelektrik induksiya avadanlıqlarının işləmə tezliyi hələ də yaxşılaşdırma üçün əla yer var. Üstün performansı, rabitə, uzaqdan idarəetmə və ətraf mühitin monitorinqi də daxil olmaqla geniş tətbiqi perspektivlərinə malikdir.
Unikal xüsusiyyətləri olan yeni bir material olaraq, qrafenin tətbiqi ilə bağlı araşdırma bir-birinin ardınca gəlir. Onları burada saymağımız çətindir. Gələcəkdə, gündəlik həyatda qrafendən hazırlanmış qrafen və molekulyar detektorlardan hazırlanmış qrafendən, molekulyar açarlardan hazırlanmış sahə effekti boruları ola bilər ... Grafin, tədricən laboratoriyadan çıxan qrafin gündəlik həyatda parlayacaqdır.
Qrafendən istifadə çox sayda elektron məhsulun yaxın gələcəkdə görünəcəyini gözləyə bilərik. Smartfonlarımız və netbuklarımızın yuvarlana, qulaqlarımızda sıxıla, ciblərimizdə doldurulmuş və ya istifadə edilmədikdə biləklərimizə bükülmüş olsa, bunun nə qədər maraqlı olacağını düşünün!
Time vaxt: Mar-09-2022