Graphene

Le Graphene est une feuille planaire simple de ² de PS de - atomes collés du carbone de . Graphenes sont les 2-D contre-parties du graphite à trois dimensions . Elles sont le aromatique.

Description

Les graphenes parfaits consistent exclusivement en cellules hexagonales ; les cellules pentagonales et heptagonales constituent des défauts. Si une cellule pentagonale d'isolement du est présente, alors l'avion se déforme dans une forme du cône ; l'insertion de 12 pentagones créerait un Fullerene . De même, l'insertion d'un Heptagon d'isolement fait devenir la feuille seller-shaped. L'addition commandée des pentagones et des heptagons permettrait à une large variété de formes complexes d'être faite, par exemple NanoBuds de carbone

Les nanotubes murés simples de carbone de peuvent être considérés des cylindres de graphene ; certains ont un chapeau hémisphérique de graphene (qui inclut 6 pentagones) à chaque extrémité. Graphenes ont également attiré l'intérêt des technologues qui les voient comme manière de construire les transistors ballistiques en mars 2006, des chercheurs de la technologie de la Géorgie de a annoncé qu'ils avaient avec succès établi un tout-graphene transistor planaire d'effet de champ de et un dispositif de l'interférence du quantum .

L'abrégé du IUPAC de la technologie énonce : " ; précédemment, des descriptions telles que des couches du graphite , les couches de carbone, ou les feuilles de carbone ont été employées pour le graphene de limite… qu'il n'est pas correct d'employer pour un à une seule couche un terme qui inclut le graphite de limite, qui impliquerait une structure tridimensionnelle. Le graphene de limite devrait être employé seulement quand les réactions, les relations structurales ou d'autres propriétés de différentes couches sont discussed" ;. À cet égard, le graphene désigné sous le nom d'un hydrocarbure aromatique polycyclique alternant infini (seulement de six-membre de carbone d'anneau). Le début des propriétés de graphene, par rapport à ceux d'un hydrocarbure aromatique polycyclique ne sont pas connus. PAHs de 60, 78, et 120 atomes de carbone ont des spectres UV d'absorbance qui montrent à un pah discret la structure électronique, mais un pah de 222 atomes de carbone a des bandes de Raman semblables à ceux en graphite .

Écrivant dans la Science de , le physicien Konstantin Novoselov et les collègues de l'université de de Manchester et l'institut des matériaux de technologie de la microélectronique et de grande pureté à l'état de Chernogolovka :

Graphene est le nom donné à un à une seule couche des atomes de carbone en masse emballés dans une structure de benzène-anneau, et est employé couramment pour décrire des propriétés de beaucoup de matériaux carbone-basés, y compris le graphite , le grand Fullerenes , le Nanotubes , etc. (par exemple, des nanotubes de carbone sont habituellement considérés comme les feuilles de graphene ont roulé vers le haut dans le nanomètre - les cylindres classés de . Le graphene planaire lui-même a été présumé pour ne pas exister dans l'état libre, étant instable en ce qui concerne la formation des structures incurvées telles que la suie , les fullerenes, et le nanotubes.

Les chercheurs ont continué pour construire des graphenes par l'exfoliation mécanique (épluchage répété) de du petit " ; Quot des MESAs ; du graphite pyrolytique fortement orienté ; leur motivation était d'étudier les propriétés électriques du graphene. Mobilités de jusqu'à 10⁴ ; le ² V⁻¹s⁻¹ de cm ont été rapportés ; cette valeur était presque indépendant de la température. En outre, le graphene a été montré aux propriétés à effet Hall de Quantum d'objet exposé.

Le travail semblable est continu à beaucoup d'universités et aux résultats obtenus par le groupe de Novoselov dans leur " de papier du PNAS ; Crystals" atomique bidimensionnel ; ont été confirmés par le travail de plusieurs groupes. Pour un exemple d'un échantillon sur l'ordre d'une couche unitaire, voir le schéma 1.

Bien que la théorie et l'expérience suggèrent que les structures bidimensionnelles parfaites ne puissent pas exister dans l'état libre, le graphite épais de simple-atome a été produit. Ce sont dus possible à la rugosité microscopique intrinsèque sur l'échelle de 1 ; nanomètre.

Modification chimique

Des fragments solubles du graphene peuvent être préparés dans le laboratoire par la modification chimique du graphite. D'abord, le graphite microcristallin est traité avec un mélange fortement acide de l'acide sulfurique et de l'acide nitrique . Une série d'étapes comportant l'oxydation et l'exfoliation a comme conséquence de petits plats de graphene avec les groupes carboxyliques du à leurs bords. Ceux-ci sont convertis en groupes acides du chlorure par traitement avec du chlorure de thionyle ; après, ils sont convertis en amide correspondante de graphene par l'intermédiaire du traitement avec l'octadecylamine. Le matériel en résultant (couches circulaires de graphene 5.3 d'épaisseur d'angström ) est soluble en tétrahydrofurane , tétrachlorométhane , et dichloroéthane .

Propriétés

Transport d'électron

Le transport d'électron dans la physique condensée de matière est régi par l'équation de Schrodinger , due à sa nature relativiste du non- . Mais le graphene est peu commun à cet égard. Les électrons obéissent effectivement une équation relativiste sans masse de Dirac de avec un coefficient différent (~10⁶ m/s, comparable à la vitesse de Fermi) au lieu de la vitesse de la lumière.

Oxyde de Graphene

En oxydant et en traitant chimiquement le graphene, et en les flottant alors dans l'eau, les flocons de graphene forment une feuille simple et collent très puissant. Ces feuilles ont un module de tension mesuré 32 du GPa .

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