Tamin'ny 2010, Geim sy Novoselov dia nahazo ny loka Nobel momba ny fizika noho ny asany momba ny graphene.Ity loka ity dia namela fahatsapana lalina ho an'ny olona maro.Raha ny marina, tsy ny fitaovana andrana rehetra amin'ny Loka Nobel no mahazatra toy ny kasety adhesive, ary tsy ny zavatra fikarohana rehetra dia mahagaga sy mora takarina toy ny graphene "kristaly roa dimension".Ny asa tamin'ny 2004 dia azo omena amin'ny 2010, izay tsy fahita firy amin'ny firaketana ny loka Nobel tato anatin'ny taona vitsivitsy.
Graphene dia karazana akora iray misy sosona atôma karbônina iray mifanandrify amin'ny mason-tantely hexagonal roa dimanjato.Tahaka ny diamondra, graphite, fullerene, nanotubes karbonika ary karbaona amorphous, dia zavatra iray (zavatra tsotra) izy io ary misy singa karbonina.Araka ny asehon'ny sary etsy ambany, ny fullerene sy ny nanotubes karbôna dia azo jerena ho mihodinkodina amin'ny fomba sasany avy amin'ny sosona graphene iray, izay atambatra amin'ny sosona graphene maro.Ny fikarohana ara-teorika momba ny fampiasana graphene mba hamaritana ny toetran'ny akora tsotra karbônina isan-karazany (grafita, nanotubes karbona ary graphene) dia naharitra efa ho 60 taona, saingy inoana fa ny fitaovana roa-dimensional toy izany dia sarotra ny mitoetra irery. afa-tsy amin'ny substrate misy endrika telo na zavatra anatiny toy ny graphite.Tamin'ny taona 2004 vao nesorin'i Andre Geim sy ny mpianany Konstantin Novoselov ny sosona graphene iray tamin'ny grafita tamin'ny alalan'ny andrana vao nahita fivoarana vaovao ny fikarohana momba ny graphene.
Ny fullerene (ankavia) sy ny nanotube karbôna (afovoany) dia azo raisina ho toy ny mihodinkodina amin'ny sosona graphene iray amin'ny fomba iray, raha ny graphite (ankavanana) kosa dia atambatra amin'ny sosona graphene maromaro amin'ny alàlan'ny fampifandraisana ny hery van der Waals.
Amin'izao fotoana izao, ny graphene dia azo alaina amin'ny fomba maro, ary ny fomba samihafa dia manana ny tombony sy ny fatiantoka.Nahazo graphene tamin'ny fomba tsotra i Geim sy Novoselov.Nampiasa kasety mangarahara hita any amin'ny toeram-pivarotana lehibe izy ireo, dia nesorin'izy ireo tamin'ny grafita pyrolytika avo lenta ny graphene, takelaka misy atôma karbônina iray matevina.Mety izany, saingy tsy dia tsara loatra ny fifehezana, ary ny graphene amin'ny haben'ny latsaky ny 100 microns (iray ampahafolon'ny milimetatra) dia azo alaina ihany, izay azo ampiasaina amin'ny fanandramana, fa sarotra ny ampiasaina amin'ny fampiharana. fampiharana.Ny fametrahana etona simika dia afaka mampitombo santionany graphene amin'ny haben'ny folo santimetatra eo amin'ny vy.Na dia 100 microns fotsiny aza ny faritra misy orientation tsy miova [3,4], dia mety amin'ny famokarana ilaina amin'ny fampiharana sasany.Ny fomba iray hafa mahazatra dia ny manafana ny kristaly silisiôma karbida (SIC) ho mihoatra ny 1100 ℃ amin'ny banga, ka ny atôma silisiôma eo akaikin'ny ety ambonin'ny tany dia mihalevona, ary ny atôma karbônina sisa tavela dia amboarina, izay afaka mahazo santionany amin'ny graphene ihany koa.
Ny graphene dia akora vaovao manana toetra miavaka: tsara toy ny varahina ny conductivity elektrônika, ary tsara kokoa noho ny fitaovana fantatra ny conductivity thermal azy.Tena mangarahara.Ampahany kely fotsiny (2.3%) amin'ny hazavana hita maso mitsangana no ho entin'ny graphene, ary handalo ny ankamaroan'ny hazavana.Mafy loatra izy io ka na ny atôma hélium (ny molekiola entona kely indrindra) aza tsy afaka mandalo.Ireo toetra mahagaga ireo dia tsy nolovaina mivantana tamin'ny graphite, fa avy amin'ny mekanika quantum.Ny toetra elektrônika sy optique tsy manam-paharoa dia mamaritra fa manana fahafahana hampiasa malalaka izy io.
Na dia vao folo taona latsaka monja aza no nisehoan'ny graphene, dia nampiseho fampiharana ara-teknika maro izy, izay tena tsy fahita firy eo amin'ny sehatry ny fizika sy ny siansa ara-materialy.Mitaky folo taona mahery na am-polony taona mahery mihitsy aza ny fifindran'ny fitaovana ankapobeny avy amin'ny laboratoara mankany amin'ny tena fiainana.Inona no fampiasana ny graphene?Andeha isika hijery ohatra roa.
Electrode mangarahara malefaka
Amin'ny fitaovana elektrika maro dia mila ampiasaina ho electrodes ny fitaovana conductive mangarahara.Ny famantaranandro elektronika, ny kajy, ny fahitalavitra, ny fampisehoana kristaly ranoka, ny efijery mikasika, ny panneaux solaires ary ny fitaovana maro hafa dia tsy afaka miala amin'ny fisian'ny electrodes mangarahara.Ny electrode mangarahara nentim-paharazana dia mampiasa indium tin oxide (ITO).Noho ny vidiny avo sy ny famatsiana voafetra ny indium, ny fitaovana dia marefo sy ny tsy fahampian'ny flexibility, ary ny electrode mila apetraka eo afovoany sosona ny banga, ary ny vidiny dia somary avo.Efa hatry ny ela ny mpahay siansa no nitady izay hisolo azy.Ho fanampin'ny fepetra takian'ny mangarahara, ny conductivity tsara ary ny fanomanana mora, raha toa ka tsara ny fahafahan'ny fitaovana, dia mety amin'ny fanaovana "papier elektronika" na fitaovana fampisehoana hafa azo aforitra.Noho izany, ny flexibilité dia lafiny iray tena manan-danja ihany koa.Graphene dia fitaovana toy izany, izay tena mety amin'ny electrodes mangarahara.
Ny mpikaroka avy amin'ny Samsung sy ny oniversite chengjunguan any Korea Atsimo dia nahazo graphene misy diagonaly 30 santimetatra amin'ny alàlan'ny fametrahana etona simika ary namindra izany tamin'ny sarimihetsika polyethylene terephthalate (PET) 188 micron matevina mba hamokarana efijery mikasika ny graphene [4].Araka ny asehon'ny sary etsy ambany, ny graphene mitombo amin'ny foil varahina dia mifamatotra voalohany amin'ny kasety fanalana mafana (ampahany manga manga), avy eo ny foil varahina dia levona amin'ny fomba simika, ary amin'ny farany ny graphene dia nafindra tany amin'ny sarimihetsika PET amin'ny hafanana. .
Fitaovana induction photoelectric vaovao
Graphene dia manana toetra optika miavaka.Na dia tsy misy afa-tsy sosona iray aza ny atôma, dia afaka mandray ny 2.3% amin'ny hazavana mivoaka amin'ny halavan'ny onjam-peo manontolo manomboka amin'ny hazavana hita maso mankany amin'ny infrarouge.Ity isa ity dia tsy misy ifandraisany amin'ny mari-pamantarana ara-materialy hafa amin'ny graphene ary voafaritry ny electrodynamic quantum [6].Ny hazavana atsofoka dia hitarika amin'ny famokarana mpitatitra (elektron sy lavaka).Ny famokarana sy ny fitaterana ny mpitatitra ao amin'ny graphene dia tsy mitovy amin'ny an'ny semiconductor nentim-paharazana.Izany dia mahatonga ny graphene tena mety amin'ny fitaovana induction photoelectric ultrafast.Tombanana fa ny fitaovana induction photoelectric toy izany dia mety miasa amin'ny matetika 500ghz.Raha ampiasaina amin'ny fampitana famantarana izy io, dia afaka mampita aotra 500 lavitrisa na iray isan-tsegondra, ary hamita ny fandefasana ny votoatin'ny kapila Blu-ray roa ao anatin'ny iray segondra.
Ny manam-pahaizana avy amin'ny IBM Thomas J. Watson Research Center any Etazonia dia nampiasa graphene mba hanamboarana fitaovana induction photoelectric izay afaka miasa amin'ny frequence 10GHz [8].Voalohany, nomanina ny flakes graphene amin'ny substrate silisiôma voarakotra amin'ny silika matevina 300 nm amin'ny alàlan'ny "fomba mandrovitra kasety", ary avy eo dia vita amin'ny palladium volamena na titane volamena electrodes miaraka amin'ny elanelan'ny 1 micron sy ny sakany 250 nm.Amin'izany fomba izany, ny fitaovana induction photoelectric mifototra amin'ny graphene dia azo.
Diagrama skéma amin'ny fitaovana fampidiran-drivotra graphene photoelectric sy ny sarin'ny mikraoskaopy elektronika (SEM) amin'ny santionany tena izy.Ny tsipika mainty mainty eo amin'ny tarehimarika dia mifanitsy amin'ny 5 microns, ary ny elanelana misy eo amin'ny tsipika metaly dia micron iray.
Amin'ny alalan'ny fanandramana, ny mpikaroka dia nahita fa ity metaly graphene metaly firafitry ny photoelectric induction fitaovana dia afaka mahatratra ny miasa matetika ny 16ghz indrindra, ary afaka miasa amin'ny hafainganam-pandeha avo amin'ny onjam-be isan-karazany avy amin'ny 300 nm (akaiky ultraviolet) ho 6 microns (infrarouge), raha mbola. ny fantsona induction photoelectric nentim-paharazana dia tsy afaka mamaly ny hazavana infrarouge miaraka amin'ny halavan'ny onjam-peo lava kokoa.Ny faharetan'ny fiasan'ny fitaovana induction photoelectric graphene dia mbola manana toerana lehibe hanatsarana.Ny fahombiazany ambony dia mahatonga azy hanana karazana fampiharana maro isan-karazany, ao anatin'izany ny fifandraisana, ny fanaraha-maso lavitra ary ny fanaraha-maso ny tontolo iainana.
Amin'ny maha-fitaovana vaovao manana toetra tsy manam-paharoa, ny fikarohana momba ny fampiharana ny graphene dia mipoitra avy hatrany.Sarotra ho antsika ny mitanisa azy ireo eto.Amin'ny hoavy, mety hisy fantsona vokatry ny eny an-tsaha vita amin'ny graphene, switch molecular vita amin'ny graphene ary detectors molecular vita amin'ny graphene amin'ny fiainana andavanandro… Graphene izay mivoaka tsikelikely avy ao amin'ny laboratoara dia hamirapiratra amin'ny fiainana andavanandro.
Afaka manantena isika fa hisy vokatra elektronika maro be mampiasa graphene hiseho ato ho ato.Eritrereto ny hahaliana raha toa ka mihodinkodina, miraikitra amin’ny sofina, na mifono ao am-paosintsika, na mihodidina amin’ny hatotanantsika ny smartphone sy ny netbook rehefa tsy ampiasaina!
Fotoana fandefasana: Mar-09-2022