2010 елда, Гейм һәм Новоселов графенада эшләгәннәре өчен физика буенча Нобель премиясенә лаек булдылар.Бу премия күп кешеләрдә тирән тәэсир калдырды.Нобель премиясенең һәрбер эксперименталь коралы ябыштыргыч тасма кебек гадәти түгел, һәм һәрбер тикшеренү объекты да "ике үлчәмле кристалл" графенасы кебек тылсымлы һәм аңлау җиңел түгел.2004-нче елда эш 2010-нчы елда бирелергә мөмкин, бу соңгы елларда Нобель премиясе рекордында бик сирәк.
Графен - углерод атомнарының бер катламыннан торган, ике үлчәмле бал кортлары алты почмаклы тактасына тыгыз урнашкан матдә.Алмаз, графит, фуллерен, углерод нанотубы һәм аморф углерод кебек, ул углерод элементларыннан торган матдә (гади матдә).Түбәндәге рәсемдә күрсәтелгәнчә, фуллереннар һәм углеродлы нанотублар графенның бер катламыннан ниндидер дәрәҗәдә әйләндерелгән булып күренергә мөмкин, ул күп графен катламнары белән тезелгән.Төрле углеродлы гади матдәләрнең (графит, углерод нанотубы һәм графен) үзлекләрен сурәтләү өчен графен куллану буенча теоретик тикшеренүләр 60 елга якын дәвам итә, ләкин, гадәттә, мондый ике үлчәмле материалларның тотрыклы булуы кыен, дип санала. өч үлчәмле субстрат өслегенә яки графит кебек эчке матдәләргә бәйләнгән.2004-нче елга кадәр Андре Гейм һәм аның укучысы Константин Новоселов графеннан бер катлам графенны экспериментлар аша тартып алдылар, графен буенча тикшеренүләр яңа үсешкә ирештеләр.
Фуллерен (сулда) һәм углерод нанотубы (урта) бер графен катламы белән ничектер әйләндерелгән дип саналырга мөмкин, ә графит (уңда) ван дер Вальс көче ярдәмендә графенның берничә катламы белән тезелгән.
Хәзерге вакытта графенны күп яктан алырга мөмкин, һәм төрле ысулларның үз өстенлекләре һәм кимчелекләре бар.Гейм һәм Новоселов графенны гади юл белән алдылар.Супермаркетларда булган ачык тасманы кулланып, алар югары тәртипле пиролитик графит кисәгеннән калынлыктагы углерод атомнары булган графит таблицасын тартып алдылар.Бу уңайлы, ләкин контрольдә тоту бик яхшы түгел, һәм 100 микроннан ким булмаган графенны (миллиметрның уннан бере) алырга мөмкин, аны экспериментлар өчен кулланырга мөмкин, ләкин практик куллану авыр. кушымталар.Химик пар парламенты металл өслегендә дистәләрчә сантиметр зурлыктагы графен үрнәкләрен үстерә ала.Эзлекле юнәлешле мәйдан 100 микрон гына булса да, ул кайбер кушымталарның җитештерү ихтыяҗлары өчен яраклы.Тагын бер киң таралган ысул - кремний карбидын (СИС) кристаллын вакуумда 1100 more тан артык җылыту, шулай итеп кремний атомнары парга әйләнсен өчен, калган углерод атомнары тәртипкә китерелә, алар яхшы характерлы графен үрнәкләрен дә ала ала.
Графен - уникаль үзенчәлекләргә ия яңа материал: аның электр үткәрүчәнлеге бакыр кебек искиткеч, һәм җылылык үткәрүчәнлеге билгеле материаллардан яхшырак.Бу бик ачык.Вертикаль вакыйганың кечкенә өлеше (2,3%) графен белән үзләштереләчәк, һәм яктылыкның күпчелеге үтеп керәчәк.Ул шулкадәр тыгыз ки, хәтта гелий атомнары (иң кечкенә газ молекулалары) да уза алмый.Бу тылсымлы үзенчәлекләр турыдан-туры графиттан түгел, ә квант механикасыннан мирас итеп алынган.Аның уникаль электр һәм оптик үзлекләре аның киң куллану перспективаларын билгели.
Графен ун елдан да азрак барлыкка килсә дә, бик күп техник кушымталар күрсәтте, бу физика һәм материаль фәннәрдә бик сирәк.Гомуми материалларның лабораториядән реаль тормышка күчүе өчен ун елдан артык, хәтта дистә еллар кирәк.Графен куллану нәрсә ул?Ике мисалга игътибар итик.
Йомшак үтә күренмәле электрод
Күпчелек электр приборларында үтә күренмәле үткәргеч материаллар электрод буларак кулланылырга тиеш.Электрон сәгатьләр, калькуляторлар, телевизорлар, сыек кристалл дисплейлар, сенсорлы экраннар, кояш панельләре һәм башка бик күп җайланмалар ачык электродлар булуын калдыра алмыйлар.Традицион үтә күренмәле электрод инди калай оксиды (ITO) куллана.Индийның югары бәясе һәм тәэмин ителеше чикләнгәнлектән, материал ватык һәм сыгылмалы булмау аркасында, һәм электрод вакуумның урта катламына урнаштырылырга тиеш, һәм бәясе чагыштырмача зур.Озак вакыт галимнәр аның урынын табарга тырышалар.Ачыклык, яхшы үткәрүчәнлек һәм җиңел әзерлек таләпләренә өстәп, материалның сыгылмасы яхшы булса, ул "электрон кәгазь" яки бүтән катлаулы дисплей җайланмалары ясау өчен яраклы булачак.Шуңа күрә сыгылучылык шулай ук бик мөһим як.Графен шундый материал, ул үтә күренмәле электродлар өчен бик яраклы.
Көньяк Кореядагы Самсунг һәм Ченджунгуан Университеты тикшерүчеләре диагональ озынлыгы 30 дюйм булган графенны химик пар парламенты белән алдылар һәм графен нигезендә сенсорлы экран чыгару өчен 188 микрон калынлыктагы полиэтилен терефталат (PET) фильмына күчерделәр [4].Түбәндәге рәсемдә күрсәтелгәнчә, бакыр фольгада үскән графен башта җылылык полосасы белән бәйләнгән (зәңгәр үтә күренмәле өлеш), аннары бакыр фольга химик ысул белән эретелә, һәм ниһаять, графен җылыту белән PET фильмына күчерелә. .
Яңа фотоэлектрик индукция җиһазлары
Графен бик уникаль оптик үзенчәлекләргә ия.Атомнарның бер катламы булса да, ул чыккан яктылыкның 2,3% дулкын озынлыгында күренеп торган яктылыктан инфракызылга кадәр үзләштерә ала.Бу санның графенның башка материаль параметрлары белән бернинди бәйләнеше юк һәм квант электродинамикасы белән билгеләнә [6].Сүндерелгән яктылык йөртүчеләр (электроннар һәм тишекләр) барлыкка китерәчәк.Графендагы ташучыларны җитештерү һәм ташу традицион ярымүткәргечләрдән бик нык аерылып тора.Бу графенны ультрафаст фотоэлектрик индукция җиһазлары өчен бик яраклы итә.Мондый фотоэлектрик индукция җиһазлары 500 ГГц ешлыгында эшләргә мөмкин.Әгәр дә ул сигнал тапшыру өчен кулланылса, ул секундына 500 миллиард нуль яки берсен җибәрә ала, һәм ике блу нурлы дискның эчтәлеген бер секунд эчендә тәмамлый ала.
АКШ-ның IBM Томас Дж.Башта графен плиткалары кремний субстратта 300 нм калынлыктагы кремний белән капланган "тасма ерту ысулы" белән әзерләнде, аннары палладий алтын яки титан алтын электродлары 1 микрон интерваллы һәм 250 нм киңлектә ясалды.Шул рәвешле, графен нигезендә фотоэлектрик индукция җайланмасы алына.
Графен фотоэлектрик индукция җиһазларының схематик схемасы һәм электрон микроскоп (SEM) фотоларын сканерлау.Рәсемдәге кара кыска сызык 5 микронга туры килә, һәм металл сызыклар арасы бер микрон.
Тикшеренүләр аша тикшерүчеләр ачыклаганча, бу металл графен металл структурасы фотоэлектрик индукция җайланмасы эш ешлыгына 16 ГГц ешлыгына ирешә ала, һәм дулкын озынлыгында 300 нм (ультрафиолет янында) 6 микронга (инфракызыл) эшли ала. традицион фотоэлектрик индукция трубасы инфракызыл яктылыкка озын дулкын озынлыгы белән җавап бирә алмый.Графен фотоэлектрик индукция җиһазларының эш ешлыгы яхшырту өчен бик яхшы урын бар.Аның өстенлекле эшләнеше, элемтә, дистанцион контроль һәм әйләнә-тирә мохит мониторингын кертеп, куллану перспективаларының киң спектрына ия.
Уникаль үзенчәлекләргә ия яңа материал буларак, графен куллану буенча тикшеренүләр бер-бер артлы барлыкка килә.Аларны монда санау безнең өчен кыен.Киләчәктә графеннан ясалган кыр эффект трубалары, графеннан ясалган молекуляр ачкычлар һәм көндәлек тормышта графеннан ясалган молекуляр детекторлар булырга мөмкин ... Лабораториядән әкренләп чыккан графен көндәлек тормышта балкып торачак.
Якын киләчәктә графен кулланган күп санлы электрон продуктлар барлыкка килер дип көтә алабыз.Әгәр дә безнең смартфоннар һәм нетбуклар төртелсә, колакларыбызга кысылса, кесәләребезгә тутырылса яки кулланмаган вакытта кулларыбызга төрелсә, бу нинди кызык булыр иде!
Пост вакыты: март-09-2022