Niadtong 2010, si Geim ug Novoselov nakadaog sa Nobel Prize sa pisika tungod sa ilang trabaho sa graphene. Kini nga award nagbilin ug lawom nga impresyon sa daghang mga tawo. Kay dili tanang gamit sa eksperimento sa Nobel Prize sama ka komon sa adhesive tape, ug dili tanang butang sa panukiduki sama ka mahika ug dali sabton sama sa "two-dimensional crystal" graphene. Ang trabaho niadtong 2004 mahimong i-award sa 2010, nga talagsaon sa rekord sa Nobel Prize sa bag-ohay nga mga tuig.
Ang Graphene usa ka klase sa substansiya nga gilangkoban sa usa ka layer sa mga atomo sa carbon nga gihan-ay sa usa ka two-dimensional honeycomb hexagonal lattice. Sama sa diamante, graphite, fullerene, carbon nanotubes ug amorphous carbon, kini usa ka substansiya (simple nga substansiya) nga gilangkoban sa mga elemento sa carbon. Sama sa gipakita sa hulagway sa ubos, ang mga fullerenes ug carbon nanotubes makita nga gilukot sa pila ka paagi gikan sa usa ka layer sa graphene, nga gipatong-patong sa daghang mga layer sa graphene. Ang teoretikal nga panukiduki sa paggamit sa graphene aron ihulagway ang mga kabtangan sa lainlaing mga carbon simple nga substansiya (graphite, carbon nanotubes ug graphene) milungtad og hapit 60 ka tuig, apan kasagaran gituohan nga ang ingon nga two-dimensional nga mga materyales lisud nga maglungtad nga mag-inusara, nga gilakip lamang sa three-dimensional nga nawong sa substrate o sa sulod sa mga substansiya sama sa graphite. Niadtong 2004 lamang nga si Andre Geim ug ang iyang estudyante nga si Konstantin Novoselov naghubo sa usa ka layer sa graphene gikan sa graphite pinaagi sa mga eksperimento nga ang panukiduki sa graphene nakab-ot ang bag-ong kalamboan.
Ang fullerene (wala) ug carbon nanotube (tunga) parehong giisip nga gilukot sa usa ka layer sa graphene sa pila ka paagi, samtang ang graphite (tuo) gipatong-patong sa daghang mga layer sa graphene pinaagi sa koneksyon sa van der Waals force.
Karong panahona, ang graphene makuha sa daghang paagi, ug ang lain-laing mga pamaagi adunay kaugalingong mga bentaha ug disbentaha. Si Geim ug Novoselov nakakuha og graphene sa yano nga paagi. Gamit ang transparent nga tape nga mabatonan sa mga supermarket, ilang gihubo ang graphene, usa ka graphite sheet nga adunay usa lang ka layer sa carbon atoms nga gibag-on, gikan sa usa ka piraso sa high-order pyrolytic graphite. Kini sayon ra, apan ang pagkontrol niini dili kaayo maayo, ug ang graphene nga adunay gidak-on nga ubos sa 100 microns (ikanapulo sa usa ka milimetro) makuha ra, nga magamit sa mga eksperimento, apan lisod gamiton sa praktikal nga mga aplikasyon. Ang kemikal nga pagdeposito sa alisngaw makapatubo og mga sample sa graphene nga adunay gidak-on nga napulo ka sentimetro sa ibabaw sa metal. Bisan kung ang lugar nga adunay makanunayon nga oryentasyon 100 microns lamang [3,4], kini angay alang sa mga panginahanglanon sa produksiyon sa pipila ka mga aplikasyon. Laing komon nga pamaagi mao ang pagpainit sa silicon carbide (SIC) crystal ngadto sa labaw sa 1100 ℃ sa vacuum, aron ang mga silicon atoms duol sa ibabaw moalisngaw, ug ang nahabilin nga mga carbon atoms mausab pag-usab, nga makakuha usab og mga sample sa graphene nga adunay maayong mga kabtangan.
Ang Graphene usa ka bag-ong materyal nga adunay talagsaon nga mga kabtangan: ang electrical conductivity niini sama ka maayo sa tumbaga, ug ang thermal conductivity niini mas maayo kaysa bisan unsang nailhan nga materyal. Kini transparent kaayo. Gamay ra nga bahin (2.3%) sa vertical incident visible light ang masuhop sa graphene, ug kadaghanan sa kahayag moagi. Kini dasok kaayo nga bisan ang mga atomo sa helium (ang pinakagamay nga mga molekula sa gas) dili makaagi. Kini nga mga mahika nga kabtangan dili direktang napanunod gikan sa graphite, apan gikan sa quantum mechanics. Ang talagsaon nga electrical ug optical nga mga kabtangan niini nagtino nga kini adunay halapad nga mga palaaboton sa aplikasyon.
Bisan og wala pay napulo ka tuig nga nagpakita ang graphene, daghan na kinig teknikal nga gamit, nga talagsa ra kaayo sa natad sa pisika ug siyensya sa materyal. Moabot og sobra sa napulo ka tuig o bisan mga dekada aron ang kinatibuk-ang mga materyales mobalhin gikan sa laboratoryo ngadto sa tinuod nga kinabuhi. Unsa may gamit sa graphene? Atong tan-awon ang duha ka pananglitan.
Humok nga transparent nga elektrod
Sa daghang mga gamit sa kuryente, ang transparent nga mga materyales nga konduktibo kinahanglan gamiton isip mga electrode. Ang mga elektronik nga relo, calculator, telebisyon, liquid crystal display, touch screen, solar panel ug daghan pang ubang mga aparato dili makabiya sa paglungtad sa transparent nga mga electrode. Ang tradisyonal nga transparent nga electrode naggamit og indium tin oxide (ITO). Tungod sa taas nga presyo ug limitado nga suplay sa indium, ang materyal dali nga mabuak ug kulang sa pagka-flexible, ug ang electrode kinahanglan nga ideposito sa tunga nga layer sa vacuum, ug ang gasto medyo taas. Sa dugay nga panahon, ang mga siyentista naningkamot sa pagpangita og kapuli niini. Gawas pa sa mga kinahanglanon sa transparency, maayo nga conductivity ug dali nga pag-andam, kung maayo ang pagka-flexible sa materyal mismo, kini angay alang sa paghimo og "electronic paper" o uban pang mapilo nga mga aparato sa display. Busa, ang pagka-flexible usa usab ka hinungdanon nga aspeto. Ang Graphene usa ka materyal, nga angay kaayo alang sa transparent nga mga electrode.
Ang mga tigdukiduki gikan sa Samsung ug chengjunguan University sa South Korea nakakuha og graphene nga may diagonal nga gitas-on nga 30 ka pulgada pinaagi sa chemical vapor deposition ug gibalhin kini ngadto sa usa ka 188 micron nga gibag-on nga polyethylene terephthalate (PET) film aron makahimo og graphene based touch screen [4]. Sama sa gipakita sa hulagway sa ubos, ang graphene nga mitubo sa copper foil unang gi-bonding sa thermal stripping tape (asul nga transparent nga bahin), dayon ang copper foil gitunaw pinaagi sa kemikal nga pamaagi, ug sa katapusan ang graphene gibalhin ngadto sa PET film pinaagi sa pagpainit.
Bag-ong kagamitan sa photoelectric induction
Ang Graphene adunay talagsaon nga mga kabtangan sa optika. Bisan kung adunay usa ra ka layer sa mga atomo, kini makasuhop sa 2.3% sa gipagawas nga kahayag sa tibuok wavelength range gikan sa makita nga kahayag hangtod sa infrared. Kini nga numero walay kalabotan sa ubang mga parameter sa materyal sa graphene ug gitino sa quantum electrodynamics [6]. Ang nasuhop nga kahayag mosangpot sa pagmugna og mga carrier (mga electron ug mga lungag). Ang pagmugna ug pagdala sa mga carrier sa graphene lahi kaayo sa mga anaa sa tradisyonal nga semiconductors. Kini naghimo sa graphene nga angay kaayo alang sa ultrafast photoelectric induction equipment. Gibanabana nga ang ingon nga photoelectric induction equipment mahimong molihok sa frequency nga 500ghz. Kung kini gamiton alang sa signal transmission, kini makapadala og 500 bilyon nga zero o usa kada segundo, ug makompleto ang transmission sa mga sulod sa duha ka Blu ray disc sa usa ka segundo.
Ang mga eksperto gikan sa IBM Thomas J. Watson Research Centre sa Estados Unidos migamit og graphene sa paghimo og mga photoelectric induction device nga makatrabaho sa 10GHz frequency [8]. Una, ang mga graphene flakes giandam sa usa ka silicon substrate nga gitabonan og 300 nm nga gibag-on nga silica pinaagi sa "tape tearing method", ug dayon ang palladium gold o titanium gold electrodes nga adunay interval nga 1 micron ug gilapdon nga 250 nm gihimo niini. Niining paagiha, usa ka graphene based photoelectric induction device ang nakuha.
Eskematikong dayagram sa mga litrato sa graphene photoelectric induction equipment ug scanning electron microscope (SEM) sa tinuod nga mga sample. Ang itom nga mubo nga linya sa hulagway katumbas sa 5 microns, ug ang gilay-on tali sa mga linya sa metal kay usa ka micron.
Pinaagi sa mga eksperimento, nadiskobrehan sa mga tigdukiduki nga kini nga metal graphene metal structure photoelectric induction device makaabot sa working frequency nga 16ghz sa pinakataas, ug makatrabaho sa taas nga speed sa wavelength range gikan sa 300 nm (duol sa ultraviolet) ngadto sa 6 microns (infrared), samtang ang tradisyonal nga photoelectric induction tube dili makatubag sa infrared light nga adunay mas taas nga wavelength. Ang working frequency sa graphene photoelectric induction equipment aduna pa'y daghang angay nga pauswagon. Ang superyor nga performance niini naghimo niini nga adunay daghang mga aplikasyon, lakip ang komunikasyon, remote control ug environmental monitoring.
Isip usa ka bag-ong materyal nga adunay talagsaon nga mga kabtangan, ang panukiduki sa paggamit sa graphene sunod-sunod nga mitumaw. Lisod alang kanato ang paglista niini dinhi. Sa umaabot, mahimong adunay mga field effect tube nga hinimo sa graphene, mga molecular switch nga hinimo sa graphene ug mga molecular detector nga hinimo sa graphene sa adlaw-adlaw nga kinabuhi… Ang graphene nga anam-anam nga mogawas sa laboratoryo modan-ag sa adlaw-adlaw nga kinabuhi.
Makadahom kita nga daghang mga produktong elektroniko nga naggamit og graphene ang mogawas sa dili madugay. Hunahunaa kon unsa ka makapainteres kon ang atong mga smartphone ug netbook mahimong ilukot, ihigot sa atong mga dalunggan, isulod sa atong mga bulsa, o iputos sa atong mga pulso kon dili gamiton!
Oras sa pag-post: Mar-09-2022