banner

Inona no fampiasana ny graphene?Ny tranga fampiharana roa dia mamela anao hahatakatra ny fahatsinjovana ny fampiharana ny graphene

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 dimensional".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 fananan'ny akora tsotra karbônina isan-karazany (grafita, nanotubes karbona ary graphene) dia naharitra efa ho 60 taona, saingy inoana amin'ny ankapobeny fa sarotra ny miorim-paka irery. afa-tsy amin'ny lafiny telo amin'ny substrate na ao 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 voahodidin'ny sosona graphene iray amin'ny fomba sasany, fa 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.Tamin'ny fampiasana 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 monja ny hateviny.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, saingy 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 mifanaraka amin'izany [3,4], dia mety amin'ny famokarana ilaina amin'ny fampiharana sasany.Ny fomba iray hafa mahazatra dia ny manafana ny kristaly silisiôma carbide (SIC) amin'ny 1100 ℃ amin'ny banga, ka ny atôma silisiôma eo akaikin'ny etỳ ambonin'ny tany dia mihalevona, ary ny atôma karbôna sisa tavela dia amboarina, izay afaka mahazo santionany graphene amin'ny fananana tsara.

Ny graphene dia akora vaovao manana toetra miavaka: tsara toy ny varahina ny conductivity elektrônika, ary tsara kokoa noho ny fitaovana rehetra ny conductivity thermal azy.Tena mangarahara.Ampahany kely (2.3%) amin'ny hazavana hita maso ihany no ho lasan'ny graphene, ary handalo ny ankamaroan'ny hazavana.Tena matevina 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.

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 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 solaitrabe 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 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 fampirantiana 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 maniry amin'ny foil varahina dia mifamatotra voalohany amin'ny kasety fanalana mafana (ampahany manga mangarahara), avy eo ny foil varahina dia levona amin'ny fomba simika, ary farany ny graphene dia nafindra tany amin'ny sarimihetsika PET tamin'ny fanafanana. .

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 mitroka dia hitarika ho 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 mamindra 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 dia nomanina teo amin'ny substrate silisiôna voarakotra silika matevina 300 nm tamin'ny "fomba fandrovitra kasety" ny flakes graphene, ary avy eo dia natao teo amboniny ny palladium volamena na titane volamena electrodes miaraka amin'ny elanelan'ny 1 micron sy ny sakany 250 nm.Amin'izany fomba izany dia azo ny fitaovana induction photoelectric mifototra amin'ny graphene.

Diagram schematic momba ny fitaovana induction photoelectric graphene sy scanning electron microscope (SEM) sarin'ny santionany tena izy.Ny tsipika mainty mainty eo amin'ny tarehimarika dia mifanitsy amin'ny 5 microns, ary ny elanelana eo amin'ny tsipika metaly dia micron iray.

Tamin'ny alalan'ny fanandramana, ny mpikaroka dia nahita fa ity metaly graphene metaly firafitry ny photoelectric induction fitaovana dia mety hahatratra ny miasa matetika ny 16ghz amin'ny ankamaroany, ary afaka miasa amin'ny hafainganam-pandeha avo amin'ny onjam isan-karazany avy amin'ny 300 nm (akaiky ultraviolet) ka hatramin'ny 6 microns (infrared). 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 marobe, 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 ho avy, mety hisy fantsona entin'ny saha 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.

Azontsika antenaina fa hipoitra tsy ho ela ireo vokatra elektronika mampiasa graphene.Eritrereto ny mety 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