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Grafene |
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Grafene è non solo il più sottile tipo di materiali noti, ma anche molto forte duro, come sostanza semplice, è a temperatura ambiente, la velocità di trasferimento di elettroni più veloce rispetto al conduttore noto. Esposizione 2013 China International Exhibition di grafene Tempo di preparazione: 11 novembre 2013 --- 12 novembre 2013Durata della mostra: 13 novembre 2013 --- 15 Novembre 2013 Tempo di chiusura: 15 novembre 2013 --- 15 Novembre 2013 [1] 2014 China International Exhibition di grafene Tempo di preparazione: 7 aprile 2014 --- 8 aprile 2014 Date della mostra: 9 aprile 2014 --- 12 Aprile 2014 Tempo di chiusura: 12 Aprile 2014 --- 12 aprile 2014 [2-3] Breve introduzione Grafene (grafene) è costituito da un singolo strato di atomi di carbonio del nuovo materiale strutturale foglio. È composta da atomi di carbonio sp2 orbitali ibridi del piano reticolo esagonale a nido d'ape del film era solo un atomo di carbonio spessore di materiale bidimensionale [1]. Il grafene è stato considerato struttura ipotetico da solo non può esistere in modo stabile [1], fino al 2004, l'Università di Manchester fisici Andre Heim e Konstantin Novoselov, riuscì a sperimentale separati dal grafene grafite, ed hanno dimostrato che si può stare in piedi da soli, anche a causa dei "bidimensionali materiale grafene esperimenti innovativi" per il fatto, ha condiviso il Premio Nobel 2010 per la fisica [2]. Il grafene è attualmente più sottile al mondo ed è anche uno dei nanomateriali più difficili [3], è quasi completamente trasparente, assorbe solo il 2,3% della luce "[4], la conducibilità termica fino a 5300 W / m · K, superiore al carbonio nanotubi e diamanti, la mobilità degli elettroni a temperatura ambiente * Più di 15000 cm ² / V · s, al largo di nanotubi di carbonio, o cristalli di silicio * alto, e la resistività è solo circa 10-6 Ω · cm, di rame o argento bassa resistività è attualmente i materiali più piccoli del mondo [1]. A causa della sua bassa resistività, veloce migrazione di elettroni, pertanto dovuto essere usato per sviluppare una più sottile conduttivo veloce generazione di componenti elettronici o transistor. Perché grafene è essenzialmente un sistema trasparente, buon conduttore, è adatto per la produzione di un touch screen trasparente, lavagna luminosa, o celle solari anche anche. Un'altra caratteristica del grafene viene osservata a temperatura ambiente al effetto Hall quantistico. Atomi di carbonio grafene disposti in un singolo strato atomico di somiglianza di grafite carbonio sp2 atomo orbitale ibrido reticolo alveolare (nido d'ape reticolo cristallino) disposte in un unico strato costituito da cristalli bidimensionali. Atomi di carbonio e grafene possono essere immaginato da rete legame covalente formato dalle dimensioni atomiche. Grafene dal nome della grafite inglese (grafite) -ene (alcheni fine). Il grafene è considerato planari Idrocarburi policiclici aromatici cristalli atomici. Struttura del grafene è molto stabile legame carbonio-carbonio (legame carbonio-carbonio) è solo 1.42 Å. Connessione interna grafene tra gli atomi di carbonio è flessibile, quando la forza applicata sul grafene, atomi di carbonio, sia di superficie ripiegata, tale che l'atomo di carbonio non verrà risistemato per accogliere la forza esterna, in modo da mantenere la stabilità strutturale. Questa struttura reticolare stabile del grafene ha eccellente conduttività termica. Il grafene è una forma di allotropi del carbonio seguenti elementi di base: grafite, carboncino, nanotubi di carbonio e fullereni. Il grafene è un perfetto bidimensionale, include solo (esagono equiangolo) esagonale, se vi pentagoni ettagonali e costituirà difetti di grafene. 12 grafene pentagonale sarà insieme formano fullereni. Grafene rotolato in una forma di botte i nanotubi di carbonio possono essere utilizzati; anche fatto un altro transistor di grafene balistici (transistor balistico) e ha attirato un gran numero di interesse degli scienziati. Nel marzo 2006, Georgia Institute of Technology ricercatori hanno annunciato che sono riusciti a produrre un planari di grafene ad effetto di campo transistor, e gli effetti di interferenza quantistica osservati, e sulla base di questo risultato, sviluppato in grafene come substrato del circuito. Applicazione L'avvento di ricerca grafene attratto mania in tutto il mondo. È il materiale più sottile nota in una sorta di molto forte materiale duro a condizioni di temperatura ambiente, la velocità di trasferimento di elettroni più velocemente del conduttore noto. Struttura di dimensione atomica Il grafene è molto particolare, dobbiamo utilizzare la teoria quantistica dei campi da descrivere. Grafene è un cristallo bidimensionale, la grafite è un comune a nido d'ape di strati ordinati piano atomi di carbonio formato dalla pila, la forza tra gli strati di grafite è debole, è facile da staccare tra loro, formano un sottile foglio di grafite. Quando il foglio di grafite in un unico strato, dopo la pelatura, questo è solo un atomo di carbonio è lo spessore dello strato di grafene. [4] Una breve storia. Primo: il grafene è di gran lunga la più grande forza del mondo materiale, secondo le stime effettuate, se lo spessore grafene è equivalente allo spessore ordinario di plastica imballaggi alimentari sacchetti di pellicola (spessore di circa 100 nm), sarà in grado di sopportare il peso di circa due tonnellate articoli di pressione, e non rompere, in secondo luogo: Il grafene è migliore materiale conduttivo del mondo. Una vasta gamma di applicazioni del grafene. Secondo grafene sottile, super-proprietà di resistenza del grafene può essere ampiamente usato in vari campi, come la corazza corpo ultra-leggero, materiali ultraleggeri sottili. Secondo la sua eccellente conduttività elettrica, è anche nel campo della microelettronica ha un grande potenziale applicazione. Grafene potrebbe diventare un sostituto per la produzione di silicio transistor ultra-miniaturizzati per produrre futuri supercomputer di carbonio maggiore mobilità degli elettroni può essere ottenuto il prossimo computer velocità superiore. Anche grafene è un eccellente modificatore nel nuovo campo di energia come supercondensatori, batterie agli ioni di litio, a causa della sua elevata conducibilità, elevata area superficiale specifica, adatto per l'uso come materiale elettrodo nel assistente grafene laboratorio è nel 2004, quando i due scienziati dell'Università di Manchester Andre e Kostya Jim Novo · Amore scoprirono che potevano eliminare un modo molto semplice per avere sempre più sottili lamelle di grafite . Hanno spogliato fuori dal foglio di grafite grafite, e quindi entrambi i lati del foglio in un particolare tipo di nastro adesivo, nastro a strappo, si può mettere il foglio di grafite in due. Continuano a funzionare in questo modo, allora fetta sottile, infine, hanno ottenuto solo da uno strato di un foglio di atomi di carbonio, che è il grafene. Dopo questo, un nuovo metodo di preparazione di grafene dopo l'altro, dopo cinque anni di sviluppo, si è constatato che il grafene nel campo della produzione industriale è stato vicino. Pertanto, due nel 2010 ha vinto il Premio Nobel per la Fisica. Grafene appaiono nella comunità scientifica ha scatenato enormi onde, si è constatato che il grafene ha proprietà elettriche insolite, superando più volte la resistenza dell'acciaio e ottima trasmissione della luce, si prevede di apparire nella moderna tecnologia elettronica innescato una rivoluzione nel campo. Nel grafene, gli elettroni possono muoversi in maniera molto efficiente, mentre i semiconduttori e conduttori, come il silicio e rame tradizionali lontano grafene si comportano bene. Come le collisioni elettroniche e atomiche, semiconduttori convenzionale e conduttori di energia termica liberata sotto forma di alcuni, nel 2013 la media chip del computer in modo tale da perdere dal 72% -81% dell'energia elettrica, il grafene è diverso, è l'energia degli elettroni non sarà la perdita, il che lo rende straordinario con le caratteristiche eccellenti. [5] Struttura Il grafene è composto da carbonio anelli a sei membri (2D) honeycomb periodo struttura reticolare bidimensionale, può essere deformato in uno zero-dimensionale (0D) fullerene (fullerene), avvolto in una dimensionale (1D) di nanotubi di carbonio (carbonio nano-tubo, CNT) o impilare un tridimensionale (3D) grafite (grafite), così l'altro materiale grafene grafite che costituisce l'unità di base. Grafene è l'unità strutturale di base del materiale organico più stabile benzene anello a sei elementi, è l'ideale nanomateriali bidimensionali. Molecole Grafene struttura ideale reticolo esagonale è planare, può essere visto come uno strato di grafite è spogliato sono ogni atomo di carbonio ibridato sp2, e contribuiscono per il restante orbitale p su un grande elettroni legame π, π elettroni possono muoversi liberamente, dando la buona conducibilità del grafene. Struttura di grafene bidimensionale può essere visto è la formazione di tutti i materiali di carbonio sp2-ibridizzati per unità di base. Scarto Negli ultimi 20 anni, l'elemento carbonio attratto ricercatori mondiali di grande interesse. Fullereni e nanotubi di carbonio da parte di scienziati dalla sua scoperta, il diamante a tre dimensioni, "bidimensionale" grafite, nanotubi di carbonio monodimensionali, palle Fuller zero-dimensionali formano una famiglia completa a base di carbonio. In cui la struttura foglio di grafite la sua speciale è stata a lungo una ricerca caldo. Corpo grafite non è il vero significato del materiale bidimensionale strati di grafene di atomi di carbonio (grafene) è la struttura quasi-bidimensionale di materiali di carbonio. Grafite può essere considerato come foglio di grafene multi-stacking insieme, i nanotubi di carbonio possono essere introdotte in precedenza è avvolto in una forma cilindrica come grafene. Quando il reticolo grafene anelli a cinque membri presenti nel reticolo, il foglio di grafene è deformata, può essere visto Fuller palla attraverso una pluralità di anelli a sei membri e anelli a cinque membri risultanti nell'ordine corretto. Caratteristica Trasporto elettronico Prima della scoperta del grafene, la maggior parte (se non tutte le parole) fisici ritengono fluttuazioni termodinamiche non consente alcuna cristalli bidimensionali a temperature finite esiste. Pertanto, si è constatato comunità della fisica della materia condensata immediatamente scioccato. Anche se il settore teorico e sperimentale considerano la struttura bidimensionale perfetta non può esistere in una stabilità di zero non assoluto, ma grafene nella sperimentazione sono stati preparati. Questi possono essere causa di grafene nano-livello micro-distorsioni. Grafene mostrano anche anomalo comportamento quantistico Hall. La conduttanza Sala = 2e ² / h, 6e ² / h, 10e ² / h .... multiplo dispari della conduttanza quantistica, e può essere osservato a temperatura ambiente. Questo comportamento è stato spiegato dagli scienziati come "elettroni nel grafene in conformità con la meccanica quantistica relativistica, non c'è massa a riposo". |
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