banner

Naon gunana graphene?Dua kasus aplikasi ngamungkinkeun anjeun ngartos prospek aplikasi graphene

Dina 2010, Geim jeung Novoselov meunang Hadiah Nobel dina fisika pikeun karya maranéhanana dina graphene.Panghargaan ieu nyéépkeun kesan anu jero pikeun seueur jalma.Barina ogé, teu unggal alat eksperimen Hadiah Nobel nyaeta sakumaha umum sakumaha tape napel, sarta teu unggal objék panalungtikan téh magis sarta gampang ngartos sakumaha "kristal dua diménsi" graphene.Karya di 2004 bisa dileler dina 2010, nu langka dina catetan Hadiah Nobel dina taun panganyarna.

Graphene mangrupakeun jenis zat anu diwangun ku hiji lapisan atom karbon raket disusun jadi dua diménsi honeycomb kisi héksagonal.Kawas inten, grafit, fullerene, nanotube karbon jeung karbon amorf, éta zat (zat basajan) diwangun ku unsur karbon.Ditémbongkeun saperti dina gambar di handap, fullerene jeung karbon nanotube bisa ditempo salaku digulung nepi sababaraha cara ti lapisan tunggal graphene, nu tumpuk ku loba lapisan graphene.Panalungtikan téoritis ngeunaan pamakéan graphene pikeun ngajelaskeun sipat rupa-rupa zat basajan karbon (grafit, nanotube karbon jeung graphene) geus lumangsung salila ampir 60 taun, tapi umumna dipercaya yén bahan dua diménsi sapertos hese stably aya nyalira. ngan napel na permukaan substrat tilu diménsi atawa di jero zat kawas grafit.Teu nepi ka 2004 Andre Geim jeung muridna Konstantin Novoselov dilucuti lapisan tunggal graphene tina grafit ngaliwatan percobaan nu panalungtikan ngeunaan graphene ngahontal ngembangkeun anyar.

Duanana fullerene (kénca) jeung karbon nanotube (tengah) bisa dianggap salaku digulung nepi ku lapisan tunggal graphene dina sababaraha cara, sedengkeun grafit (katuhu) ditumpuk ku sababaraha lapisan graphene ngaliwatan sambungan gaya van der Waals.

Kiwari, graphene tiasa didapet ku sababaraha cara, sareng metode anu béda gaduh kaunggulan sareng kalemahan sorangan.Geim sareng Novoselov nampi graphene ku cara anu sederhana.Ngagunakeun pita transparan sadia di supermarket, aranjeunna dilucuti graphene, lambar grafit kalayan ngan hiji lapisan atom karbon kandel, tina sapotong grafit pyrolytic urutan tinggi.Ieu merenah, tapi controllability teu jadi alus, sarta graphene kalawan ukuran kirang ti 100 microns (sapersepuluh tina milimeter a) ngan bisa diala, nu bisa dipaké pikeun percobaan, tapi hese dipaké pikeun praktis. aplikasi.déposisi uap kimiawi bisa tumuwuh sampel graphene kalawan ukuran puluhan séntiméter dina beungeut logam.Sanajan wewengkon kalawan orientasi konsisten ngan 100 microns [3,4], éta geus cocog pikeun kaperluan produksi sababaraha aplikasi.Métode umum anu sanés nyaéta pikeun memanaskeun kristal silikon karbida (SIC) ka langkung ti 1100 ℃ dina vakum, supados atom silikon caket permukaan menguap, sareng atom karbon sésana disusun deui, anu ogé tiasa kéngingkeun conto graphene kalayan sipat anu saé.

Graphene mangrupikeun bahan énggal anu gaduh sipat unik: konduktivitas listrikna saé sapertos tambaga, sareng konduktivitas termalna langkung saé tibatan bahan anu dipikanyaho.Éta transparan pisan.Ngan sabagéan leutik (2,3%) tina kajadian vertikal cahaya katempo bakal diserep ku graphene, sarta lolobana cahaya bakal ngaliwatan.Éta padet pisan bahkan atom hélium (molekul gas pangleutikna) teu tiasa nembus.Sipat magis ieu henteu diwariskeun langsung tina grafit, tapi tina mékanika kuantum.Sipat listrik sareng optik unikna nangtukeun yén éta ngagaduhan prospek aplikasi anu lega.

Sanajan graphene karek némbongan salila kurang ti sapuluh taun, éta geus némbongkeun loba aplikasi teknis, nu langka pisan dina widang fisika jeung elmu material.Butuh leuwih ti sapuluh taun atawa malah dekade pikeun bahan umum pikeun mindahkeun tina laboratorium ka kahirupan nyata.Naon gunana graphene?Hayu urang nempo dua conto.

éléktroda transparan lemes
Dina seueur alat listrik, bahan konduktif transparan kedah dianggo salaku éléktroda.Arloji éléktronik, kalkulator, televisi, tampilan kristal cair, layar rampa, panél surya sareng seueur alat sanés henteu tiasa ngantepkeun ayana éléktroda transparan.Éléktroda transparan tradisional ngagunakeun indium tin oksida (ITO).Kusabab hargana luhur sareng suplai kawates indium, bahanna rapuh sareng kurangna kalenturan, sareng éléktroda kedah disimpen dina lapisan tengah vakum, sareng biayana kawilang luhur.Pikeun waktos anu lami, para ilmuwan nyobian milarian penggantina.Salian sarat transparansi, konduktivitas anu saé sareng persiapan anu gampang, upami kalenturan bahanna nyalira saé, éta bakal cocog pikeun ngadamel "kertas éléktronik" atanapi alat tampilan anu tiasa dilipat.Ku alatan éta, kalenturan ogé mangrupa aspék pohara penting.Graphene mangrupikeun bahan sapertos kitu, anu cocog pisan pikeun éléktroda transparan.

Panaliti ti Samsung sareng Universitas chengjunguan di Koréa Kidul nampi graphene kalayan panjang diagonal 30 inci ku déposisi uap kimia sareng ditransferkeun kana pilem poliétilén terephthalate (PET) 188 micron pikeun ngahasilkeun layar rampa dumasar graphene [4].Ditémbongkeun saperti dina gambar di handap ieu, graphene tumuwuh dina foil tambaga munggaran kabeungkeut ku pita stripping termal (biru bagian transparan), mangka foil tambaga ieu leyur ku métode kimiawi, sarta ahirna graphene ditransferkeun ka pilem pepet ku pemanasan. .

parabot induksi photoelectric anyar
Graphene boga sipat optik pisan unik.Sanajan ngan aya hiji lapisan atom, éta bisa nyerep 2,3% tina cahaya dipancarkeun dina sakabéh rentang panjang gelombang tina cahaya katempo nepi ka infra red.Jumlah ieu teu aya hubunganana sareng parameter bahan graphene sanés sareng ditangtukeun ku éléktrodinamika kuantum [6].Cahaya anu diserep bakal ngakibatkeun generasi pamawa (éléktron sareng liang).Generasi sareng angkutan pembawa dina graphene béda pisan sareng anu aya dina semikonduktor tradisional.Hal ieu ngajadikeun graphene cocog pisan pikeun alat induksi photoelectric ultrafast.Diperkirakeun yén alat induksi photoelectric sapertos tiasa dianggo dina frékuénsi 500ghz.Upami dianggo pikeun pangiriman sinyal, éta tiasa ngirimkeun 500 milyar nol atanapi hiji per detik, sareng ngalengkepan pangiriman eusi dua cakram sinar Blu dina sadetik.

Para ahli ti IBM Thomas J. Watson Research Center di Amérika Serikat geus ngagunakeun graphene pikeun nyieun alat induksi photoelectric nu bisa dianggo dina frékuénsi 10GHz [8].Mimitina, flakes graphene disiapkeun dina substrat silikon ditutupan ku silika kandel 300 nm ku "metode tape tearing", lajeng palladium emas atawa éléktroda emas titanium kalawan interval 1 micron sarta rubak 250 nm dijieun dina eta.Ku cara kieu, alat induksi photoelectric dumasar graphene dicandak.

Diagram skéma tina graphene photoelectric induksi alat jeung scanning mikroskop éléktron (SEM) poto sampel sabenerna.Garis pondok hideung dina inohong pakait jeung 5 microns, sarta jarak antara garis logam hiji micron.

Ngaliwatan percobaan, panalungtik manggihan yén struktur logam graphene logam alat induksi photoelectric bisa ngahontal frékuénsi gawé 16ghz di paling, sarta bisa dianggo dina speed tinggi dina rentang panjang gelombang ti 300 nm (deukeut ultraviolét) kana 6 microns (infra red), bari. tabung induksi photoelectric tradisional teu bisa ngabales lampu infra red kalawan panjang gelombang panjang.Frékuénsi gawé alat induksi photoelectric graphene masih boga kamar gede pikeun perbaikan.Kinerja unggul na ngajadikeun eta boga rupa-rupa prospek aplikasi, kaasup komunikasi, kadali jauh jeung ngawaskeun lingkungan.

Salaku bahan anyar nu mibanda sipat unik, panalungtikan ngeunaan aplikasi graphene muncul hiji sanggeus sejen.Hese pikeun urang enumerate aranjeunna di dieu.Dina mangsa nu bakal datang, meureun aya tabung éfék médan dijieunna tina graphene, saklar molekular dijieunna tina graphene jeung detéktor molekuler dijieunna tina graphene dina kahirupan sapopoe... Graphene nu laun kaluar ti laboratorium bakal caang dina kahirupan sapopoe.

Urang bisa ngaharepkeun yén angka nu gede ngarupakeun produk éléktronik ngagunakeun graphene bakal muncul dina mangsa nu bakal datang.Pikirkeun kumaha metot lamun smartphone jeung netbook urang bisa digulung nepi, clamped dina ceuli urang, boneka dina kantong urang, atawa dibungkus sabudeureun pigeulang urang lamun teu dipake!


waktos pos: Mar-09-2022