ග්රැෆීන් භාවිතා කිරීම යනු කුමක්ද? යෙදුම් අවස්ථා දෙකක් ග්රැපන්ගේ යෙදුම් අපේක්ෂාව ඔබට අවබෝධ කර දෙයි

2010 දී ජීමිම් සහ novowlov නොබෙල් ත්යාගය සඳහා ග්රැෆීන් පිළිබඳ වැඩ සඳහා භෞතික විද්යාව සඳහා නොබෙල් ත්යාගය දිනා ගත්හ. මෙම සම්මානය බොහෝ මිනිසුන් කෙරෙහි ගැඹුරු හැඟීමක් ඇති කර තිබේ. සියල්ලට පසු, සෑම නොබෙල් ත්යාගයකම පර්යේෂණාත්මක මෙවලමක් මැලියම් පටිය තරම් පොදු නොවන අතර සෑම පර්යේෂණ වස්තුවක්ම "ද්විමාන ස් stal ටික" ග්රැෆීන් ලෙස තේරුම් ගැනීමට ඉන්ද්රජාලික හා පහසුය නොවේ. 2004 වර්ෂයේ වැඩ ප්රදානය කළ හැකි අතර එය මෑත වසරවල නොබෙල් ත්යාගය පිළිබඳ වාර්තාවේ දුර්ලභ ය.

ග්රැපීන් යනු ත්රිමාන මී පැණි වර්ම් ෂඩාස්රාකාර දැලිස් බවට සමීපව සකස් කළ කාබන් පරමාණු තනි තට්ටුවකින් සමන්විත වන ද්රව්යයකි. දියමන්ති, ග්රැෆයිට්, ෆුලරීන්, කාබන් නැනෝටබ්ස් සහ අමෝර්ෆෝස් කාබන් වැනි, එය කාබන් මූලද්රව්ය වලින් සමන්විත ද්රව්යයකි. පහත රූපයේ පෙන්වා ඇති පරිදි, ෆ්රලරෙනස් සහ කාබන් නැනෝටියුබ් ගැබ්රතාවන්ගේ තනි තට්ටුවකින් යම් ආකාරයකින් රෝල් කරන ලද පරිදි පෙනේ. ග්රැපීන් භාවිතය පිළිබඳ න්යායාත්මක පර්යේෂණ විවිධ කාබන් සරල ද්රව්යවල ගුණාංග (මිනිරන්, කාබන් නැනෝටේන් සහ ග්රැෆීන්) වසර 60 කට ආසන්න කාලයක් පැවතුණි, නමුත් සාමාන්යයෙන් එවැනි ත්රිමාන ද්රව්ය ප්රමාණයක් පමණක් පැවතීමට අපහසු බව සාමාන්යයෙන් විශ්වාස කෙරේ, මිනිරන් වැනි ත්රිමාන උපස්ථර මතුපිටට පමණක් සවි කර ඇත. ග්රැෆීන් පිළිබඳ පර්යේෂණ නව සංවර්ධනයක් අත්කර ගත් අත්හදා බැලීම් තුළින් ඇන්ඩ්රේ ජිම් සහ ඔහුගේ ශිෂ්යයා වන කොන්ෆැන්ටින් නොවොනෙලොව් විසින් අත්හදා බැලීම් මගින් ග්රැෆයිට් වලින් ග්රැෆයිට් වලින් එක් ග්රැෆ්ලොව් යන තෙක් මැනේෆයිට්වරුන්ගේ තනි තට්ටුවක් ඉවත් කිරීම

ෆුලෙරීන් (වමේ) සහ කාබන් නැනෝටියුබ් (මැද) ගැබ්රතාවයේ තනි තට්ටුවකින් පෙරළීම යැයි සැලකිය හැකි අතර, වෑන් ඩර් වෝල්ස් බලකායේ සම්බන්ධතාවය තුළින් ග්රැෆයිට් (දකුණේ) ග්රැෆීන් ග්රැෆීන් වර්ග වලින් ගොඩගැසී ඇත.

වර්තමානයේ ග්රැපීන් බොහෝ ආකාරවලින් ලබා ගත හැකි අතර විවිධ ක්රම වශයෙන්ම ඔවුන්ගේ වාසි සහ අවාසි ඇත. Geim සහ novisolov සරල ආකාරයකින් ග්රැපීන් ලබා ගත්තේය. සුපිරි වෙළඳසැල්වල ඇති විනිවිද පෙනෙන ටේප් භාවිතා කරමින්, ග්රැෆීන්, අධි තක්සේරු කිරිපිටික මිනිරන් කැබැල්ලකින් thick නකමින් යුත් කාබන් පරමාණු තට්ටුවක් සහිත ග්රැෆයිට් පත්රයක් ගලා ගියේය. මෙය පහසු ය, නමුත් පාලනය කිරීම එතරම් යහපත් නොවන අතර මයික්රෝන 100 ට අඩු ග්රැපීන් ලබා ගත හැකිය (මිලිමීටරයක දහයෙන් එකක්) ලබා ගත හැකිය, එය අත්හදා බැලීම් සඳහා භාවිතා කළ හැකිය, නමුත් ප්රායෝගිකව භාවිතා කිරීම දුෂ්කර ය අයදුම්පත්. රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීම ලෝහ පෘෂ් on යේ සෙන්ටිමීටර දස දස දහස් ගණනකින් ග්රැපන් සාම්පල වර්ධනය කළ හැකිය. ස්ථාවර දිශානතියක් ඇති ප්රදේශය මයික්රෝන 100 ක් පමණක් වුවද, එය සමහර යෙදුම්වල නිෂ්පාදන අවශ්යතා සඳහා සුදුසු වේ. තවත් පොදු ක්රමයක් නම් රික්තය තුළ සිලිකන් කාබයිඩ් (SIC) ස් stal ටිකයට (SIC) ස් stal ටිකයට 1100 to රික්තයක් වන අතර එමඟින් පෘෂ් and ය අසල සිලිකන් පරමාණු වාෂ්ප වී ඇති අතර, ඉතිරි කාබන් පරමාණු නැවත සකස් කිරීම, එමඟින් ඉතිරි කාබන් පරමාණු නැවත සකස් කිරීම, එමඟින් හොඳ ගුණාංග සහිත ග්රැපන් සාම්පල ලබා ගත හැකිය.

ග්රැපීන් අද්විතීය ගුණාංග සහිත නව ද්රව්යයකි: එහි විද්යුත් සන්නායකතාව තඹ තරම් විශිෂ්ට වන අතර එහි තාප සන්නායකතාව ඕනෑම දන්නා ද්රව්යයකට වඩා හොඳය. එය ඉතා විනිවිද පෙනෙන ය. ග්රැපීන් විසින් දෘශ්යමය ආලෝකය දෘශ්ය ආලෝකය විහිදුණු ආලෝකය විහිදුවන සිරස් රෝගයේ කුඩා කොටසක් (2.3%) පමණි, බොහෝ ආලෝකය හරහා ගමන් කරනු ඇත. එය කෙතරම් ense නකමක් ද, හීලියම් පරමාණු පවා (කුඩාම ගෑස් අණු) හරහා ගමන් කළ නොහැක. මෙම ඉන්ද්රජාලික ගුණාංග මිනිරන් වලින් කෙලින්ම උරුම කර නොගනී, නමුත් ක්වොන්ටම් යාන්ත්ර විද්යාවේ සිට. එහි අද්විතීය විදුලි හා දෘශ්ය ගුණාංග පුළුල් යෙදුම් අපේක්ෂාවන් ඇති බව තීරණය කරයි.

ග්රැපීන් පෙනී සිටියේ වසර දහයකටත් අඩු කාලයක් තිස්සේ ග්රැපීන් පෙනී සිටි නමුත්, එය භෞතික විද්යාත්මක හා ද්රව්යමය විද්යාවේ ක්ෂේත්රවල ඉතා දුර්ලභ බොහෝ තාක්ෂණික යෙදුම් පෙන්වා ඇත. සාමාන්ය ද්රව්ය රසායනාගාරයෙන් සැබෑ ජීවිතයට ගෙනයාමට අවුරුදු දහයකට හෝ දශක දහයකට වඩා වැඩි කාලයක් ගත වේ. ග්රැෆීන් භාවිතා කිරීම යනු කුමක්ද? අපි උදාහරණ දෙකක් දෙස බලමු.

මෘදු විනිවිද පෙනෙන ඉලෙක්ට්රෝඩ
බොහෝ විදුලි උපකරණවල විනිවිද පෙනෙන සන්නායක ද්රව්ය ඉලෙක්ට්රෝඩ ලෙස භාවිතා කළ යුතුය. ඉලෙක්ට්රොනික ඔරලෝසු, කැල්කියුලේටක, රූපවාහිනී, දියර ස්මාර්ටල් සංදර්ශන, ස්පර්ශ තිර, සූර්ය පැනල සහ තවත් බොහෝ උපාංගවල පැවැත්මේ ප්රතිශතයක් අත්හැරිය නොහැක. සාම්ප්රදායික විනිවිද පෙනෙන ඉලෙක්ට්රෝඩය ඉන්දියම් ටින් ඔක්සයිඩ් (ITO) භාවිතා කරයි. ඉන්වියම් හි ඉහළ මිල හා සීමිත සැපයුම හේතුවෙන්, ද්රව්යය අස්ථාවර හා නම්යශීලී බවක් නොමැති අතර, ඉලෙක්ට්රෝඩය මැද රික්ත ස්ථරයේ තැන්පත් කළ යුතු අතර පිරිවැය සාපේක්ෂව ඉහළ ය. බොහෝ කාලයක් තිස්සේ විද්යා scientists යින් එහි ආදේශකය සොයා ගැනීමට උත්සාහ කර ඇත. විනිවිදභාවයේ අවශ්යතාවයන්ට අමතරව, හොඳ සන්නායකතාවක් සහ පහසු සූදානමකට අමතරව, එයමගේ නම්යතාවය හොඳ නම්, එය "විද්යුත් කඩදාසි" හෝ වෙනත් නැමූ සංදර්ශක උපාංග සෑදීමට සුදුසු වනු ඇත. එමනිසා, නම්යශීලිත්වය ද ඉතා වැදගත් අංගයකි. ග්රැපීන් එවැනි ද්රව්යයක් වන අතර එය විනිවිද පෙනෙන ඉලෙක්ට්රෝඩ සඳහා ඉතා සුදුසු ය.

දකුණු කොරියාවේ සැම්සුන් සහ චෙබ්න්ග්න්ග්න්ගුන් විශ්ව විද්යාලයේ පර්යේෂකයන් රසායනික පරපති ධර්මය මගින් අඟල් 30 ක විකර්ණ දිග අඟල් 30 ක විකර්ණ දිගකින් යුත් ග්රැපීන් ලබා ගත් අතර එය ග්රැපීන් මත පදනම් වූ ස්පර්ශක තිරයක් නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා එය මාරු කළේය. පහත රූපයේ දැක්වෙන පරිදි, තඹ තීරුවේ වගා කරන ලද ග්රැපීන් මුස්තාරකය සහිත ටේප් (නිල් විනිවිද පෙනෙන කොටස) සමඟ මුලින්ම බැඳී ඇත .

නව ඡායාරූප විද්යුත් ප්රේරණ උපකරණ
ග්රැපීන් ඉතා අද්විතීය දෘශ්ය ගුණාංග ඇත. පරමාණුවල එක් තට්ටුවක් තිබුණද, එය නිදහස් ආලෝකයේ සිටම දෘශ්ය ආලෝකය සිට විමෝචනය වූ ආලෝකයෙන් 2.3% ක් විමෝචනය කළ ආලෝකයෙන් 2.3% ක් අවශෝෂණය කරගත හැකිය. මෙම අංකයට ග්රැපේන් හි අනෙකුත් ද්රව්යමය පරාමිතීන් සමඟ කිසිදු සම්බන්ධයක් නැති අතර ක්වොන්ටම් විද්යුත් විච්ඡේදනයන් අනුව තීරණය වේ [6]. අවශෝෂණය කරන ආලෝකය වාහකයන්ගේ පරම්පරාවට (ඉලෙක්ට්රෝන හා සිදුරු) පරම්පරාවට හේතු වේ. ග්රැපේන් හි වාහකයන්ගේ පරම්පරාව හා ප්රවාහනය සාම්ප්රදායික අර්ධ සන්නායකයන්ට වඩා බෙහෙවින් වෙනස් ය. මෙය අල්ට්රාෆ් ෆොටෝ ෆොටෝ ඉලෙක්ට්රික් ප්රේරණ උපකරණ සඳහා ග්රැෆීන් ඉතා සුදුසු කරයි. එවැනි ඡායාරූප විද්යුත් ප්රේරණ උපකරණ 500GHz සංඛ්යාතයේ වැඩ කළ හැකි බවට ගණන් බලා තිබේ. සං signal ා සම්ප්රේෂණය සඳහා එය භාවිතා කරන්නේ නම්, එයට සුවරුව බිලියන 500 ක් හෝ තත්පරයට ඒවා සම්ප්රේෂණය කළ හැකි අතර, නිල් කිරණ තැටි දෙකක අන්තර්ගතය එකින් එකකින් සම්ප්රේෂණය කළ හැකිය.

10GHz සංඛ්යාතයේ වැඩ කළ හැකි ෆොටෝවර්ට් ප්රේම් උපාංග නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා එක්සත් ජනපදයේ IBM තෝමස් ජේ. වොට්සන් පර්යේෂණ මධ්යස්ථානය භාවිතා කර ඇත. පළමුවෙන්ම, ග්රැපන් පිටි සිලිකන් උපස්ථරයක් සකස් කර ඇති අතර, "ටේප් ඉරීම) සහ පසුව පැලේඩියම් රන් හෝ ටයිටේනියම් රන් ඉලෙක්ට්රෝඩ 1 ක්, ඊට පරතරයක් සහිතව එය මත පළල. මේ ආකාරයෙන් ග්රැපීන් පදනම් කරගත් ඡායාරූප විද්යුත් ප්රේරණ උපකරණයක් ලබා ගනී.

ප්රීති ඡායාරූපය ප්රේරක ආකර්ශනීය උපකරණ සහ සත්ය සාම්පලවල ඡායාරූප (SEM) ඡායාරූපවල ක්රමානුකූල රූප සටහන. රූපයේ කළු කෙටි රේඛාව මයික්රෝන 5 කට අනුරූප වන අතර ලෝහ රේඛා අතර දුර එක් මයික්රෝනයකි.

අත්හදා බැලීම් තුළින්, පර්යේෂකයන් සොයාගත්තේ මෙම ලෝහ ග්රැෆීන් ලෝහ ව්යුහය ඡායාරූප තත්ත්වය 16GHz හි වැඩ කරන සංඛ්යාතයට ළඟා විය හැකි අතර තරංග ආයාමය (පාරජම්බුල කිරිමට ආසන්න) මයික්රෝන 6 ක් (අධෝරක්ත) දක්වා ඉහළ වේගයකින් වැඩ කළ හැකිය සාම්ප්රදායික ඡායාරූප විද්යුත් ප්රේරණ නළය දිගු තරංග ආයාමයකින් අධෝරක්ත කිරණට ප්රතිචාර දැක්විය නොහැක. ග්රැපන් ඡායාරූප විද්යුත් ප්රේරණ උපකරණවල වැඩ කරන සංඛ්යාතය තවමත් වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා විශාල කාමරයක් ඇත. එහි උසස් කාර්ය සාධනය මඟින් සන්නිවේදනය, දුරස්ථ පාලනය සහ පාරිසරික අධීක්ෂණය ඇතුළු පුළුල් පරාසයක යෙදුම් අපේක්ෂාවන් ඇත.

අද්විතීය දේපල සහිත නව ද්රව්යයක් ලෙස, ග්රැෆීන් අයදුම්පත පිළිබඳ පර්යේෂණ එකින් එක මතුවෙමින් තිබේ. මෙහි ඒවා ගණනය කිරීම අපට අපහසුය. අනාගතයේ දී, එදිනෙදා ජීවිතයේ ග්රැපීන් ග්රැපන් සහ අණුක අනාවරක වලින් සාදන ලද ග්රැපේන් ස්විච්, ග්රැපෙක් ස්විච් වලින් සාදන ලද ග්රැපේන් ස්විච් වලින් සාදන ලද ටියුබ් බල්වරු දෛනික ජීවිතයේදී බබළයි.

නුදුරු අනාගතයේ දී ග්රැපීන් භාවිතා කරමින් ඉලෙක්ට්රොනික නිෂ්පාදන විශාල ප්රමාණයක් දිස්වනු ඇතැයි අපට අපේක්ෂා කළ හැකිය. අපගේ ස්මාර්ට්ෆෝන් සහ නෙට්බුක් පෙරළා දැමිය හැකි නම්, අපේ කනට මුහුණ ලා අපගේ සාක්කුවල පුරවා ගත හැකිය, අපගේ සාක්කුවල පුරවා ගත හැකිය.