Лекции по наноматериалам и нанотехнологиям
жүктеу/скачать 12,63 Mb. Pdf көрінісі
|
Nanomateriali i nanotehnologii bak
| 1.2.5. Графен [15]
Графен - двумерный атомный кристалл, состоящий из атомов углерода выстроенных в гексагональную решетку. Модель решетки графена получается, если аккуратно срезать тонкий слой с пустых пчелиных сот параллельно их плоскому основанию. Возникает плоская сетка с правильными одинаковыми шестиугольными ячейками. см. рис. 1.22. 34 Рис. 1.22. Однослойная кристаллическая структура графена. [15] Графен обладает новой электронной системой с уникальными характеристиками, благодаря носителям заряда, ведущими себя как безмассовые релятивистские квазичастицы (безмассовые дираковские фермионы). Графен – гигантская молекула, пригодная для химических модификаций. Его приложения простираются от электроники до композитных материалов. Устойчивость двумерных кристаллов В двумерном пространстве не существует узлов. Вероятность достигнуть любой точки в двумерном пространстве в процессе случайного блуждания в точности равна единице. Ранее в работах Пайерлса, Ландау и Мермина и Вагнера была показана невозможность кристаллографического или магнитного упорядочения на большие расстояния в двумерной системе при любой конечной температуре. Неустойчивость двумерных кристаллов обусловлена тепловыми флуктуациями. Эти флуктуации накладывают фундаментальные ограничения на изготовление и саму возможность существования кристаллов пониженных размерностей (двух и одномерных). Поэтому двумерные кристаллы синтезируют как части трехмерной структуры при высокой температуре и извлекают двумерные части при низкой температуре. Флуктуации расходящиеся при высокой температуре подавляются во время синтеза за счет взаимодействия с трехмерной матрицей (подложкой). При низкой температуре флуктуации малы. Создание графена Графит - слоистый материал (стопка отдельных слоев графена). Технология получения графена называется - Микромеханическое расслоение или «метод липкой ленты». Верхние слои высококачественного графита снимается фрагментом липкой ленты (скотч), которая с плоскими тонкими кристалликами графита переносится на поверхность подложки. Если сцепление нижнего слоя графена с подложкой превышает сцепление слоев графена между 35 собой, то на поверхности подложки могут остаться кристаллики графена. Монослои графита на подложке кремния/ окись кремния ( 2 / Si SiO ) со слоем оксида толщиной 100 либо 300 нанометров обеспечивают оптический контраст до15% до некоторых длин волн падающего света. См. рис. 1.23. Рис. 1.23. Метод микромеханического расслоения для изготовления графена [15] Метод химического расслоения состоит в обработке графита кислотами с получением оксидов графена называемых ( графон) . Это графит интеркалированный кислородными группами, которые превращают его в гидрофильный материал, легко рассыпающийся в воде. Эти чешуйки оксида графита, иногда однослойные, восстанавливают до низкокачественного графена. Микромеханическое или химическое расслоение используется для получения других слоистых материалов. 2 2 2 x Bi Sr CaCu O , 2 NbSe , BN , 2 MoS , 2 3 Bi Te и других дихалькогенидов. Другой подход состоит в химической модификации двумерного материала. Графен рассматривается как гигантская молекула. В графене атомы углерода 2 sp -гибритизированы, только три электрона образуют сильные -связи, а оставшийся электрон коллективизируется, образуя слабые -связи. Графен – полуметалл с нулевым перекрытие валентной зоны и зоны проводимости, и хорошо проводит электрический ток. Алмаз, где каждый атом углерода находится в 3 sp гибритизированном состоянии, имеет четырех соседей, является изолятором с огромной запрещенной зоной, т.к. все четыре электрона из внешней оболочки включены в -связи. К настоящему времени получены две кристаллически упорядоченные химические модификации графена: жүктеу/скачать 12,63 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|