Di sala 2010 de, Geim û Novoselov Xelata Nobelê ya fîzîkê ji bo xebata xwe ya li ser grafene wergirt.Vê xelatê li ser gelek kesan bandorek kûr hiştiye.Beriya her tiştî, ne her amûrek ceribandinê ya Xelata Nobelê bi qasî tapeya zeliqandî hevpar e, û ne her tiştê lêkolînê bi qasî grafenê "kristala du-alî" bi efsûnî û hêsan tê fam kirin.Karê di sala 2004 de dikare di sala 2010 de were xelat kirin, ku di tomarên Xelata Nobelê ya salên dawî de kêm e.
Grafen celebek maddeyek e ku ji yek tebeqeya atomên karbonê pêk tê ku ji nêz ve di nav torpek hexagonal ya hingiv a du-alî de hatine rêz kirin.Mîna elmas, grafît, fulleren, nanotubeyên karbonê û karbona amorf, maddeyek (maddeya sade) ye ku ji hêmanên karbonê pêk tê.Wekî ku di jimareya jêrîn de tê xuyang kirin, fulleren û nanotubeyên karbonê dikarin bi rengek ji yek tebeqeya grafenê, ku ji hêla gelek tebeqeyên grafenê ve hatî veqetandin, bi rengek gêrkirî werin dîtin.Lêkolîna teorîk a li ser karanîna grafînê ji bo danasîna taybetmendiyên cûrbecûr maddeyên hêsan ên karbonê (grafît, nanotubeyên karbonê û grafen) nêzî 60 sal in dom kiriye, lê bi gelemperî tê bawer kirin ku materyalên weha du-alî dijwar e ku bi îstîqrar tenê hebin. tenê bi rûxara substratê ya sê-alî ve an di hundurê maddeyên mîna grafît de tê girêdan.Heya ku di sala 2004-an de Andre Geim û xwendekarê wî Konstantin Novoselov bi ceribandinan yek tebeqeya grafînê ji grafîtê paqij kirin û lêkolîna li ser grafînê pêşkeftinek nû bi dest xist.
Hem fullerene (çep) hem jî nanotubeya karbonê (navîn) dikare wekî ku ji hêla yek tebeqeyek grafenê ve bi rengek ve hatî gêr kirin were hesibandin, dema ku grafît (rast) bi girêdana hêza van der Waals ve ji hêla pir tebeqeyên grafenê ve tê qewirandin.
Naha, grafene dikare bi gelek awayan were bidestxistin, û rêbazên cûda xwedî avantaj û dezawantajên xwe ne.Geim û Novoselov grafene bi awayek hêsan peyda kirin.Bi karanîna kaseta zelal a ku li supermarketan peyda dibe, wan grafîn, pelek grafît ku tenê yek tebeqeya atomên karbonê stûr lê heye, ji perçeyek grafît pirolîtîk a rêza bilind derxistin.Ev hêsan e, lê kontrolkirin ne ew qas baş e, û grafene bi pîvana ji 100 mîkronan (yek ji deh milîmetreyek) tenê dikare were bidestxistin, ku dikare ji bo ceribandinan were bikar anîn, lê dijwar e ku meriv ji bo pratîkî were bikar anîn. sepanên.Rakirina buhara kîmyewî dikare nimûneyên grafene bi mezinahiya bi dehan santîmetreyan li ser rûyê metalê mezin bike.Her çend devera bi rêgezek domdar tenê 100 mîkron e [3,4], ew ji bo hewcedariyên hilberînê yên hin sepanan minasib bûye.Rêbazek din a hevpar germkirina krîstala silicon carbide (SIC) ji 1100 ℃ zêdetir di valahiyê de ye, da ku atomên siliconê yên li nêzê rûxê biherikin, û atomên karbonê yên mayî ji nû ve werin rêz kirin, ku ev jî dikare nimûneyên grafene bi taybetmendiyên baş bistînin.
Grafene maddeyek nû ye ku xwedan taybetmendiyên bêhempa ye: guheztina wê ya elektrîkî wekî sifir hêja ye, û gerîdeya wê ya germî ji hemî materyalên naskirî çêtir e.Ew pir zelal e.Tenê beşek piçûk (2.3%) ji ronahiya dîtbar a bûyera vertîkal dê ji hêla grafene ve were vehewandin, û piraniya ronahiyê dê jê re derbas bibe.Ew qas stûr e ku atomên helyûmê (molekulên gazê yên herî piçûk) jî nikarin jê derbas bibin.Van taybetmendiyên efsûnî ne rasterast ji grafît, lê ji mekanîka kuantûmê têne mîras kirin.Taybetmendiyên wê yên elektrîkî û optîkî diyar dikin ku ew xwedan perspektîfên serîlêdana berfireh e.
Her çend grafen tenê ji deh salan kêmtir xuya bûye, lê gelek sepanên teknîkî nîşan daye, ku di warên fîzîk û zanista materyalê de pir kêm e.Zêdetirî deh sal an jî deh salan hewce dike ku materyalên gelemperî ji laboratuarê berbi jiyana rast ve biçin.Bikaranîna grafene çi ye?Ka em li du mînakan binêrin.
Elektroda zelal a nerm
Di gelek amûrên elektrîkê de, pêdivî ye ku materyalên şefafî wekî elektrod bêne bikar anîn.Saetên elektronîkî, hesabker, televîzyon, dîmenderên krîstalên şil, ekranên destikê, panelên rojê û gelek amûrên din nikarin hebûna elektrodên zelal bihêlin.Elektroda şefaf a kevneşopî oksîdê îndium tin (ITO) bikar tîne.Ji ber bihaya bilind û peydakirina tixûbdar a îndyûmê, madde şikestî ye û nebûna nermbûnê ye, û pêdivî ye ku elektrod di qata navîn a valahiya de were razandin, û lêçûn bi nisbet zêde ye.Demek dirêj e, zanyar hewl didin ku cîgira wê bibînin.Digel hewcedariyên şefafî, rêveçûnek baş û amadekirina hêsan, ger nermbûna materyalê bixwe baş be, ew ê ji bo çêkirina "kaxizên elektronîkî" an amûrên din ên dîmenderê yên pêçandî guncan be.Ji ber vê yekê, nermbûn jî aliyek pir girîng e.Graphene materyalek wusa ye, ku ji bo elektrodên zelal pir maqûl e.
Lekolînwanên ji Samsung û Zanîngeha Chengjunguan li Koreya Başûr grafene bi dirêjahiya diagonal a 30 înç bi daxistina buhara kîmyewî bi dest xistin û ew veguhezandin fîlimek polîetîlen terefthalate (PET) ya stûr a 188 mîkron da ku ekranek destikê ya li ser bingeha grafenê çêbike [4].Wekî ku di jimareya jêrîn de tê xuyang kirin, grafenê ku li ser pelika sifir hatî mezin kirin, pêşî bi kaseta paqijkirina termal (beşê zelal şîn) ve tê girêdan, dûv re pelika sifir bi rêbaza kîmyewî tê hilweşandin, û di dawiyê de jî grafene bi germkirinê ve tê veguheztin fîlima PET. .
Amûrên nû yên induksiyona fotoelektrîkî
Graphene xwedan taybetmendiyên optîkî yên pir bêhempa ye.Her çend tenê yek qatek atoman hebe jî, ew dikare %2,3 ê ronahiya belavkirî di tevahiya dirêjahiya pêlê de ji ronahiya dîtbar bigire heya înfrasor.Ev hejmar bi pîvanên madî yên din ên grafenê re ti têkiliya wê tune û ji hêla elektrodînamîka kuantûmê ve tê destnîşankirin [6].Ronahiya ku tê kişandin dê bibe sedema hilberîna hilgirên (elektron û kun).Nifandin û veguheztina hilgirên di grafene de ji yên di nîvconduktorên kevneşopî de pir cûda ne.Ev grafene ji bo amûrên induksiyona fotoelektrîkî ya ultralez pir maqûl dike.Tê texmîn kirin ku amûrên induksiyona fotoelektrîkî yên weha dikarin di frekansa 500 ghz de bixebitin.Ger ji bo veguheztina sînyalê were bikar anîn, dikare di çirkeyê de 500 mîlyar sifir an yekan veguhezîne û di saniyeyekê de veguheztina naveroka du dîskên Blu ray temam bike.
Pisporên Navenda Lêkolînê ya IBM Thomas J. Watson a li Dewletên Yekbûyî, grafene ji bo çêkirina amûrên înduksiyona fotoelektrîkî ku dikarin di frekansa 10GHz de bixebitin bikar anîne [8].Pêşî, pelikên grafenê li ser substratek siliconê ku bi silica stûr a 300 nm hatî pêçan bi "rêbaza çikandina kasêtê" hate amadekirin û dûv re elektrodên zêr ên palladyûm an tîtanyûmê bi navberek 1 mîkron û firehiya 250 nm li ser hatin çêkirin.Bi vî rengî, amûrek induksiyonek fotoelektrîkî ya li ser bingeha grafene tê bidestxistin.
Diyagrama şematîkî ya alavên induksiyona fotoelektrîkî ya grafene û wêneyên mîkroskopa elektronîkî ya şopandinê (SEM) yên nimûneyên rastîn.Xeta kurt a reş di jimarê de bi 5 mîkronan re têkildar e, û dûrahiya di navbera xetên metal de yek mîkro ye.
Bi ceribandinan, lêkolîneran dîtin ku ev amûra induksiyonek fotoelektrîkî ya metala grafene ya metal dikare herî zêde bigihîje frekansa xebatê ya 16 ghz, û dikare bi leza bilind di dirêjahiya pêlê de ji 300 nm (nêzîkî ultraviyole) heya 6 mîkron (infrasor) bixebite. lûleya induksiyona fotoelektrîkî ya kevneşopî nikare bersivê bide ronahiya infrasor bi dirêjahiya pêlê dirêjtir.Frekansa xebatê ya amûrên induksiyona fotoelektrîkî ya grafene hîn jî ji bo çêtirbûnê cîhek mezin heye.Performansa wê ya bilindtir dike ku ew xwedî perspektîfên serîlêdanê yên berfireh be, di nav de ragihandin, kontrola dûr û çavdêriya jîngehê.
Wekî materyalek nû ya xwedan taybetmendiyên bêhempa, lêkolînên li ser sepana grafene yek li dû hev derdikevin.Ji me re zehmet e ku em wan li vir bijimartin.Di pêşerojê de, dibe ku di jiyana rojane de lûleyên bandora zeviyê yên ji grafenê, guhêrbarên molekulî yên ji grafenê û dedektorên molekular ên ji grafenê têne çêkirin hebin… Grafena ku gav bi gav ji laboratûwarê derdikeve dê di jiyana rojane de bibiriqe.
Em dikarin hêvî bikin ku hejmareke mezin ji hilberên elektronîkî yên ku grafene bikar tînin dê di demek nêzîk de xuya bibin.Bifikirin ku dê çiqas balkêş be ger têlefonên me û netbookên me werin gêrkirin, li guhên me werin girtin, di bêrîkên me de werin dagirtin, an dema ku neyên bikar anîn li dora destikên me werin pêçan!
Dema şandinê: Mar-09-2022