Tamin'ny taona 2010, Geim sy Novoselov no nahazo ny Loka Nobel momba ny Fizika noho ny asany tamin'ny graphene. Namela fahatsapana lalina ho an'ny olona maro ity loka ity. Rehefa dinihina tokoa, tsy ny fitaovana fanandramana rehetra amin'ny Loka Nobel dia mahazatra toy ny kasety miraikitra, ary tsy ny zavatra fikarohana rehetra dia mahagaga sy mora takarina toy ny graphene "kristaly roa refy". Ny asa tamin'ny taona 2004 dia azo omena amin'ny taona 2010, izay tsy fahita firy amin'ny firaketana an-tsoratra momba ny Loka Nobel tato anatin'ny taona vitsivitsy.
Karazana akora misy sosona tokana amin'ny atôma karbônina mifanakaiky tsara ao anaty harato hexagonal misy tantely roa refy ny graphene. Tahaka ny diamondra, grafita, fullerene, nanotubes karbônina ary karbônina amorphous, dia akora (zavatra tsotra) misy singa karbônina izy io. Araka ny aseho amin'ny sary etsy ambany, ny fullerene sy ny nanotubes karbônina dia azo jerena ho toy ny mihodinkodina amin'ny fomba iray avy amin'ny sosona tokana amin'ny graphene, izay ametrahana sosona maro amin'ny graphene. Naharitra efa ho 60 taona ny fikarohana ara-teorika momba ny fampiasana graphene mba hilazana ny toetran'ny akora karbônina tsotra isan-karazany (graphite, nanotubes karbônina ary graphene), saingy amin'ny ankapobeny dia inoana fa sarotra ny miaina irery ireo akora roa refy ireo, miraikitra amin'ny velaran'ny substrate telo refy na ao anatin'ny akora toy ny grafita. Tamin'ny taona 2004 vao nanala sosona tokana amin'ny grafita tamin'ny alalan'ny andrana i Andre Geim sy ny mpianany Konstantin Novoselov vao nahavita fivoarana vaovao ny fikarohana momba ny graphene.
Samy azo heverina ho toy ny voahodidina sosona graphene tokana ny fullerene (ankavia) sy ny carbon nanotube (eo afovoany), raha toa kosa ka voahodidina sosona graphene maromaro ny grafita (ankavanana) amin'ny alalan'ny fifandraisan'ny hery van der Waals.
Amin'izao fotoana izao, azo alaina amin'ny fomba maro ny graphene, ary samy manana ny tombony sy ny fatiantokany ny fomba samihafa. Nahazo graphene tamin'ny fomba tsotra i Geim sy Novoselov. Nampiasa kasety mangarahara azo vidiana any amin'ny toeram-pivarotana lehibe izy ireo, ary nanala ny graphene, takelaka grafita misy sosona atôma karbônina iray monja ny hateviny, avy amin'ny sombin-grafy pyrolytic avo lenta. Mora izany, saingy tsy dia tsara ny fifehezana azy, ary ny graphene latsaky ny 100 microns (ampahafolon'ny milimetatra) dia azo alaina ihany, izay azo ampiasaina amin'ny fanandramana, saingy sarotra ampiasaina amin'ny fampiharana azo ampiharina. Ny fametrahana etona simika dia afaka mampitombo santionan'ny graphene amin'ny haben'ny am-polo santimetatra eo amin'ny velaran'ny metaly. Na dia 100 microns monja aza ny velaran-tany misy fironana mitovy [3,4], dia mety amin'ny filàna famokarana amin'ny fampiharana sasany. Fomba mahazatra iray hafa ny fanafanana ny kristaly silicon carbide (SIC) mihoatra ny 1100 ℃ amin'ny banga, mba hihena ny atôma silicon akaikin'ny velaran-tany, ary handamina indray ny atôma karbônina sisa tavela, izay afaka mahazo santionan'ny graphene manana toetra tsara ihany koa.
Akora vaovao manana toetra miavaka ny Graphene: tsara toy ny varahina ny fitarihany herinaratra, ary tsara kokoa noho ny akora rehetra fantatra ny fitarihany hafanana. Mangarahara be izy io. Ampahany kely (2.3%) amin'ny hazavana hita maso mitsangana ihany no ho voarain'ny graphene, ary ny ankamaroan'ny hazavana dia handalo. Matevina loatra izy io ka na dia ny atôma hélium (ny molekiola entona kely indrindra) aza dia tsy afaka mandalo. Ireo toetra majika ireo dia tsy nolovaina mivantana avy amin'ny grafita, fa avy amin'ny mekanika kuantum. Ny toetrany elektrika sy optika miavaka dia mamaritra fa manana fahafahana hampiasaina betsaka izy io.
Na dia vao latsaky ny folo taona monja aza no nisehoan'ny graphene, dia efa naneho fampiharana ara-teknika maro izy io, izay tena tsy fahita firy eo amin'ny sehatry ny fizika sy ny siansa momba ny fitaovana. Maharitra mihoatra ny folo taona na am-polony taona mihitsy aza ny fifindran'ny fitaovana ankapobeny avy amin'ny laboratoara mankany amin'ny tena fiainana. Inona no ilàna ny graphene? Andeha hojerentsika ohatra roa.
Elektrôda malefaka mangarahara
Amin'ny fitaovana elektrika maro, ny fitaovana mangarahara dia mila ampiasaina ho toy ny elektroda. Ny famantaranandro elektronika, ny kajy, ny fahitalavitra, ny fampisehoana kristaly ranoka, ny efijery mikasika, ny takelaka masoandro ary ny fitaovana maro hafa dia tsy afaka miala amin'ny fisian'ny elektroda mangarahara. Ny elektroda mangarahara nentim-paharazana dia mampiasa indium tin oxide (ITO). Noho ny vidiny lafo sy ny famatsiana indium voafetra, ny fitaovana dia marefo sy tsy mora miolaka, ary ny elektroda dia mila apetraka ao amin'ny sosona afovoan'ny banga, ary somary lafo ny vidiny. Nandritra ny fotoana ela, ny mpahay siansa dia niezaka nitady solon'izany. Ankoatra ny fepetra takiana amin'ny mangarahara, ny fitarihana tsara ary ny fanomanana mora, raha tsara ny fahafahan'ny fitaovana miolaka, dia ho mety amin'ny fanaovana "taratasy elektronika" na fitaovana fampisehoana azo aforitra hafa. Noho izany, ny fahafaha-miolaka dia lafiny tena manan-danja ihany koa. Ny graphene dia fitaovana toy izany, izay tena mety amin'ny elektroda mangarahara.
Ireo mpikaroka avy ao amin'ny Samsung sy ny Oniversiten'i Chengjunguan any Korea Atsimo dia nahazo graphene mirefy 30 santimetatra amin'ny alalan'ny fametrahana etona simika ary namindra izany tao anaty sarimihetsika polyethylene terephthalate (PET) 188 micron matevina mba hamokarana efijery mikasika vita amin'ny graphene [4]. Araka ny aseho amin'ny sary etsy ambany, ny graphene mitombo eo amin'ny takelaka varahina dia afatotra voalohany amin'ny kasety fanesorana hafanana (ampahany manga mangarahara), avy eo dia levona amin'ny fomba simika ny takelaka varahina, ary farany dia afindra amin'ny sarimihetsika PET amin'ny alalan'ny fanafanana ny graphene.
Fitaovana fampidirana fotoelektrika vaovao
Manana toetra optika miavaka ny Graphene. Na dia misy sosona atôma iray ihany aza, dia afaka mandray 2.3% amin'ny hazavana avoaka amin'ny halavan'ny onjam-peo manontolo manomboka amin'ny hazavana hita maso ka hatramin'ny infrared. Tsy misy ifandraisany amin'ny masontsivana hafa amin'ny graphene io isa io ary voafaritry ny elektrodinamika kuantum [6]. Ny hazavana voaray dia hitarika amin'ny famokarana mpitatitra (elektronika sy lavaka). Ny famokarana sy fitaterana ireo mpitatitra ao amin'ny graphene dia tena hafa noho ny an'ny semiconductors nentim-paharazana. Izany dia mahatonga ny graphene ho tena mety amin'ny fitaovana induction photoelectric ultrafast. Tombanana fa mety hiasa amin'ny matetika 500ghz ny fitaovana induction photoelectric toy izany. Raha ampiasaina amin'ny fandefasana famantarana izy io, dia afaka mandefa aotra na iray 500 lavitrisa isan-tsegondra, ary mamita ny fandefasana ny votoatin'ny kapila Blu ray roa ao anatin'ny iray segondra.
Nampiasa graphene ireo manam-pahaizana avy amin'ny IBM Thomas J. Watson Research Centre any Etazonia mba hanamboarana fitaovana fampidirana photoelectric izay afaka miasa amin'ny matetika 10GHz [8]. Voalohany, nomanina teo amin'ny substrate silicon norakofana silica 300 nm matevina tamin'ny alalan'ny "fomba fandroahana kasety" ny poti-graphene, ary avy eo dia natao teo amboniny ny electrodes volamena palladium na volamena titanium misy elanelana 1 micron ary sakany 250 nm. Amin'izany fomba izany, dia azo ny fitaovana fampidirana photoelectric mifototra amin'ny graphene.
Kisarisary kisarisary mampiseho ny fitaovana fampidirana photoelectric graphene sy ny sarin'ny mikroskopia elektrôna scanning (SEM) an'ireo santionany tena izy. Ny tsipika mainty fohy eo amin'ny sary dia mifanandrify amin'ny 5 microns, ary ny elanelana misy eo amin'ireo tsipika metaly dia iray micron.
Tamin'ny alalan'ny andrana, hitan'ireo mpikaroka fa ity fitaovana fampidirana photoelectric misy rafitra metaly graphene ity dia afaka mahatratra ny matetika fiasana 16ghz farafahabetsany, ary afaka miasa amin'ny hafainganam-pandeha avo lenta amin'ny halavan'ny onjam-peo manomboka amin'ny 300 nm (akaiky ny ultraviolet) ka hatramin'ny 6 microns (infrared), raha toa kosa ny fantsona fampidirana photoelectric nentim-paharazana dia tsy afaka mamaly ny hazavana infrared amin'ny halavan'ny onjam-peo lava kokoa. Mbola betsaka ny toerana azo hatsaraina noho ny matetika fiasan'ny fitaovana fampidirana photoelectric graphene. Ny fahombiazany ambony dia mahatonga azy io ho azo ampiasaina amin'ny sehatra maro, anisan'izany ny fifandraisana, ny fanaraha-maso lavitra ary ny fanaraha-maso ny tontolo iainana.
Amin'ny maha-akora vaovao manana toetra miavaka azy, dia mipoitra mifanesy ny fikarohana momba ny fampiharana ny graphene. Sarotra amintsika ny mitanisa azy ireo eto. Amin'ny ho avy, mety hisy fantsona vokatry ny saha vita amin'ny graphene, switch molekiolary vita amin'ny graphene ary detector molekiolary vita amin'ny graphene eo amin'ny fiainana andavanandro… Ny graphene izay mivoaka tsikelikely avy ao amin'ny laboratoara dia hamirapiratra eo amin'ny fiainana andavanandro.
Afaka manantena isika fa hisy vokatra elektronika maro mampiasa graphene hiseho tsy ho ela. Eritrereto hoe ho mahaliana tokoa raha toa ka azo aforitra, afatotra amin'ny sofintsika, ampidirina ao am-paosintsika, na afatotra amin'ny hato-tanana ny findaintsika sy ny solosaina finday rehefa tsy ampiasaina!
Fotoana fandefasana: 09 Martsa 2022