Niadtong 2010, si Geim ug Novoselov nakadaog sa Nobel Prize sa physics alang sa ilang trabaho sa graphene.Kini nga award nagbilin ug lawom nga impresyon sa daghang mga tawo.Human sa tanan, dili tanan nga Nobel Prize experimental tool kay kasagaran sama sa adhesive tape, ug dili tanang research object kay mahika ug sayon sabton sama sa "two-dimensional crystal" graphene.Ang trabaho sa 2004 mahimong ma-award sa 2010, nga talagsaon sa rekord sa Nobel Prize sa bag-ohay nga mga tuig.
Ang Graphene usa ka matang sa substansiya nga gilangkuban sa usa ka layer sa mga atomo sa carbon nga hugot nga gihan-ay ngadto sa duha ka dimensyon nga honeycomb hexagonal lattice.Sama sa diamante, graphite, fullerene, carbon nanotubes ug amorphous carbon, kini usa ka substansiya (simple nga substansiya) nga gilangkuban sa mga elemento sa carbon.Sama sa gipakita sa hulagway sa ubos, ang mga fullerenes ug carbon nanotubes makita nga gilukot sa usa ka paagi gikan sa usa ka layer sa graphene, nga gipatong sa daghang mga layer sa graphene.Ang teoretikal nga panukiduki bahin sa paggamit sa graphene aron ihulagway ang mga kabtangan sa lain-laing mga carbon simple substances (graphite, carbon nanotubes ug graphene) milungtad sa dul-an sa 60 ka tuig, apan sa kasagaran gituohan nga ang maong duha ka-dimensional nga mga materyales lisud nga magpabilin nga nag-inusara. gilakip lamang sa tulo-ka-dimensyon nga substrate nga nawong o sa sulod nga mga butang sama sa graphite.Hangtud sa 2004 nga si Andre Geim ug ang iyang estudyante nga si Konstantin Novoselov mikuha sa usa ka layer sa graphene gikan sa graphite pinaagi sa mga eksperimento nga ang panukiduki bahin sa graphene nakab-ot ang bag-ong kalamboan.
Ang duha ka fullerene (wala) ug carbon nanotube (tunga) mahimong isipon nga gilukot sa usa ka layer sa graphene sa usa ka paagi, samtang ang graphite (tuo) gi-stack sa daghang mga layer sa graphene pinaagi sa koneksyon sa van der Waals force.
Karong panahona, ang graphene mahimong makuha sa daghang mga paagi, ug ang lainlaing mga pamaagi adunay kaugalingon nga mga bentaha ug mga disbentaha.Si Geim ug Novoselov nakakuha og graphene sa yano nga paagi.Gamit ang transparent tape nga anaa sa mga supermarket, ilang gihubo ang graphene, usa ka graphite sheet nga adunay usa lang ka layer sa carbon atoms ang gibag-on, gikan sa usa ka piraso sa high-order pyrolytic graphite.Kini sayon, apan ang pagkontrolar dili kaayo maayo, ug ang graphene nga adunay gidak-on nga ubos pa sa 100 microns (usa ka ikanapulo sa usa ka milimetro) mahimo lamang nga makuha, nga mahimong gamiton alang sa mga eksperimento, apan kini lisud nga gamiton alang sa praktikal. mga aplikasyon.Ang pagtago sa alisngaw sa kemikal mahimong motubo sa mga sample sa graphene nga adunay gidak-on nga napulo ka sentimetro sa ibabaw nga metal.Bisan kung ang lugar nga adunay makanunayon nga oryentasyon 100 microns lamang [3,4], kini angay alang sa mga panginahanglanon sa produksiyon sa pipila nga mga aplikasyon.Ang laing komon nga pamaagi mao ang pagpainit sa silicon carbide (SIC) nga kristal ngadto sa labaw sa 1100 ℃ sa vacuum, aron ang mga atomo sa silicon duol sa nawong moalisngaw, ug ang nahabilin nga mga atomo sa carbon gihikay pag-usab, nga mahimo usab nga makakuha og mga sample sa graphene nga adunay maayo nga mga kabtangan.
Ang Graphene usa ka bag-ong materyal nga adunay talagsaon nga mga kabtangan: ang koryente nga conductivity niini sama ka maayo sa tumbaga, ug ang thermal conductivity niini mas maayo kaysa bisan unsang nahibal-an nga materyal.Kini mao ang kaayo transparent.Gamay ra nga bahin (2.3%) sa bertikal nga insidente nga makita nga kahayag ang masuhop sa graphene, ug kadaghanan sa kahayag moagi.Kini dasok kaayo nga bisan ang mga atomo sa helium (ang pinakagamay nga molekula sa gas) dili makaagi.Kini nga mga mahika nga kabtangan dili direkta nga napanunod gikan sa graphite, apan gikan sa quantum mechanics.Ang talagsaon nga elektrikal ug optical nga mga kabtangan niini nagtino nga kini adunay halapad nga mga prospect sa aplikasyon.
Bisan tuod ang graphene nagpakita lamang sulod sa wala pay napulo ka tuig, kini nagpakita sa daghang teknikal nga mga aplikasyon, nga talagsaon kaayo sa natad sa pisika ug materyal nga siyensiya.Nagkinahanglan kini og sobra sa napulo ka tuig o bisan mga dekada alang sa kinatibuk-ang mga materyales aron mabalhin gikan sa laboratoryo ngadto sa tinuod nga kinabuhi.Unsa ang gamit sa graphene?Atong tan-awon ang duha ka pananglitan.
Mahumok nga transparent electrode
Sa daghang mga electrical appliances, ang transparent conductive nga mga materyales kinahanglan gamiton isip mga electrodes.Ang mga elektronik nga relo, calculators, telebisyon, liquid crystal display, touch screens, solar panels ug uban pang mga device dili makabiya sa paglungtad sa transparent electrodes.Ang tradisyonal nga transparent electrode naggamit sa indium tin oxide (ITO).Tungod sa taas nga presyo ug limitado nga suplay sa indium, ang materyal brittle ug kakulang sa pagka-flexible, ug ang electrode kinahanglan nga ideposito sa tunga nga layer sa vacuum, ug ang gasto medyo taas.Sulod sa dugay nga panahon, ang mga siyentipiko naningkamot sa pagpangita sa kapuli niini.Gawas pa sa mga kinahanglanon sa transparency, maayo nga conductivity ug dali nga pag-andam, kung ang pagka-flexible sa materyal mismo maayo, kini angay alang sa paghimo sa "electronic paper" o uban pang mga foldable display device.Busa, ang pagka-flexible usa usab ka hinungdanon nga aspeto.Graphene mao ang ingon nga usa ka materyal nga, nga mao ang kaayo angay alang sa transparent electrodes.
Ang mga tigdukiduki gikan sa Samsung ug chengjunguan University sa South Korea nakakuha og graphene nga adunay diagonal nga gitas-on nga 30 ka pulgada pinaagi sa chemical vapor deposition ug gibalhin kini sa 188 micron nga baga nga polyethylene terephthalate (PET) nga pelikula aron makagama og graphene based touch screen [4].Sama sa gipakita sa hulagway sa ubos, ang graphene nga gipatubo sa tumbaga nga foil una nga gigapos sa thermal stripping tape (asul nga transparent nga bahin), unya ang tumbaga nga foil natunaw pinaagi sa kemikal nga pamaagi, ug sa katapusan ang graphene gibalhin ngadto sa PET film pinaagi sa pagpainit. .
Bag-ong kagamitan sa induction sa photoelectric
Ang graphene adunay talagsaon kaayo nga optical properties.Bisan tuod adunay usa lamang ka layer sa mga atomo, kini makasuhop sa 2.3% sa gibuga nga kahayag sa tibuok wavelength range gikan sa makita nga kahayag ngadto sa infrared.Kini nga numero walay kalabotan sa ubang materyal nga mga parameter sa graphene ug gitino sa quantum electrodynamics [6].Ang masuhop nga kahayag modala ngadto sa kaliwatan sa mga tagdala (mga electron ug mga lungag).Ang henerasyon ug transportasyon sa mga tagdala sa graphene lahi kaayo sa mga tradisyonal nga semiconductor.Kini naghimo sa graphene nga angayan kaayo alang sa ultrafast photoelectric induction equipment.Gibanabana nga ang ingon nga photoelectric induction nga kagamitan mahimong molihok sa frequency nga 500ghz.Kung kini gigamit alang sa pagpasa sa signal, kini makapadala sa 500 bilyon nga mga sero o usa matag segundo, ug makompleto ang pagpasa sa mga sulud sa duha ka Blu ray disc sa usa ka segundo.
Ang mga eksperto gikan sa IBM Thomas J. Watson Research Center sa Estados Unidos migamit sa graphene sa paghimo sa photoelectric induction device nga makagana sa 10GHz frequency [8].Una, ang mga graphene flakes giandam sa usa ka silicon substrate nga gitabonan sa 300 nm nga baga nga silica pinaagi sa "tape tearing method", ug dayon ang palladium gold o titanium gold electrodes nga adunay interval nga 1 micron ug usa ka gilapdon nga 250 nm ang gihimo niini.Niining paagiha, nakuha ang usa ka graphene based photoelectric induction device.
Schematic diagram sa graphene photoelectric induction equipment ug scanning electron microscope (SEM) nga mga litrato sa aktuwal nga mga sample.Ang itom nga mubo nga linya sa numero katumbas sa 5 microns, ug ang gilay-on tali sa metal nga mga linya usa ka micron.
Pinaagi sa mga eksperimento, nakit-an sa mga tigdukiduki nga kini nga metal graphene metal structure photoelectric induction device mahimong makaabot sa working frequency nga 16ghz sa labing daghan, ug makatrabaho sa taas nga tulin sa wavelength range gikan sa 300 nm (duol sa ultraviolet) ngadto sa 6 microns (infrared), samtang ang tradisyonal nga photoelectric induction tube dili makatubag sa infrared nga kahayag nga adunay mas taas nga wavelength.Ang frequency sa pagtrabaho sa graphene photoelectric induction equipment aduna pa'y dakong lawak alang sa kalamboan.Ang labaw nga pasundayag niini naghimo niini nga adunay usa ka halapad nga mga prospect sa aplikasyon, lakip ang komunikasyon, hilit nga kontrol ug pag-monitor sa kalikopan.
Isip usa ka bag-ong materyal nga adunay talagsaon nga mga kabtangan, ang panukiduki bahin sa paggamit sa graphene sunod-sunod nga mitumaw.Lisud alang kanato ang pag-ihap kanila dinhi.Sa umaabot, mahimong adunay mga tubo sa field effect nga gama sa graphene, mga molecular switch nga gama sa graphene ug mga molecular detector nga gama sa graphene sa adlaw-adlaw nga kinabuhi… Ang graphene nga anam-anam nga mogawas sa laboratoryo modan-ag sa adlaw-adlaw nga kinabuhi.
Mapaabut namon nga daghang mga elektronik nga produkto nga naggamit sa graphene ang makita sa umaabot nga umaabot.Hunahunaa kon unsa ka makaiikag kon ang atong mga smartphone ug netbook mahimong ilukot, itapion sa atong mga dalunggan, isulod sa atong mga bulsa, o maputos sa atong mga pulso kon dili gamiton!
Oras sa pag-post: Mar-09-2022