Na 2010, Geim na Novoselov meriri ihe nrite Nobel na fizik maka ọrụ ha na graphene. Ihe nrite a ahapụla ọtụtụ mmadụ mmetụta miri emi. E kwuwerị, ọ bụghị ngwa nnwale Nobel niile dị ka teepu nrapado, ọ bụghịkwa ihe nyocha ọ bụla dị ka anwansi ma dị mfe nghọta dị ka graphene "kristal abụọ". A pụrụ inye ọrụ na 2004 na 2010, nke bụ ihe a na-adịghị ahụkebe na ndekọ nke ihe nrite Nobel n'afọ ndị na-adịbeghị anya.
Graphene bụ ụdị ihe nwere otu oyi akwa nke atọm carbon nke e ji aka ha hazie nke ọma n'ime eriri hexagonal mmanụ aṅụ. Dịka diamond, graphite, fullerene, carbon nanotubes na amorphous carbon, ọ bụ ihe (ihe dị mfe) nke mejupụtara ihe carbon. Dịka egosiri na foto dị n'okpuru, a pụrụ ịhụ fullerenes na carbon nanotubes ka a na-apịakọta ha n'ụzọ ụfọdụ site na otu oyi akwa graphene, nke ọtụtụ oyi akwa graphene na-agbakọta. Nnyocha echiche banyere ojiji nke graphene iji kọwaa ihe onwunwe nke ihe dị iche iche dị mfe carbon (graphite, carbon nanotubes na graphene) adịla ihe fọrọ nke nta ka ọ bụrụ afọ 60, mana a kwenyere na ihe ndị dị otú ahụ nwere akụkụ abụọ siri ike ịdịgide naanị ha, naanị ha na-ejikọta na elu substrate atọ ma ọ bụ ihe dị n'ime dị ka graphite. Ọ bụghị ruo 2004 ka Andre Geim na nwa akwụkwọ ya bụ Konstantin Novoselov wepụrụ otu oyi akwa graphene na graphite site na nnwale ka nnyocha banyere graphene si nweta mmepe ọhụrụ.
A pụrụ iwere ma fullerene (aka ekpe) na carbon nanotube (etiti) dị ka ihe e ji otu oyi akwa graphene tụgharịa n'elu ya n'ụzọ ụfọdụ, ebe ọtụtụ oyi akwa graphene na-ejikọta graphite (n'aka nri) site na njikọ nke van der Waals force.
Taa, enwere ike inweta graphene n'ọtụtụ ụzọ, ụzọ dị iche iche nwekwara uru na ọghọm nke ha. Geim na Novoselov nwetara graphene n'ụzọ dị mfe. Site na iji teepu doro anya dị na nnukwu ụlọ ahịa, ha wepụrụ graphene, mpempe akwụkwọ graphite nwere naanị otu oyi akwa nke atọm carbon, site na obere pyrolytic graphite dị elu. Nke a dị mma, mana njikwa adịghị mma nke ukwuu, enwere ike nweta graphene nwere nha erughị 100 microns (otu ụzọ n'ụzọ iri nke milimita) naanị, nke enwere ike iji maka nnwale, mana ọ siri ike iji ya maka ojiji bara uru. Ndekọ uzuoku kemịkalụ nwere ike itolite ihe nlele graphene nwere nha iri sentimita n'elu ígwè ahụ. Ọ bụ ezie na mpaghara nwere nhazi kwụ ọtọ bụ naanị 100 microns [3,4], ọ dabara adaba maka mkpa mmepụta nke ụfọdụ ngwa. Ụzọ ọzọ a na-ahụkarị bụ ikpo ọkụ kristal silicon carbide (SIC) ruo ihe karịrị 1100 ℃ na vacuum, ka atọm silicon dị nso n'elu ahụ wee gbapụ, a na-ahazikwa atọm carbon ndị ọzọ, nke nwekwara ike nweta ihe nlele graphene nwere ezigbo ihe onwunwe.
Graphene bụ ihe ọhụrụ nwere ihe pụrụ iche: ike eletrik ya dị mma dịka ọla kọpa, ike okpomọkụ ya dịkwa mma karịa ihe ọ bụla a maara. Ọ na-apụta ìhè nke ukwuu. Naanị obere akụkụ (2.3%) nke ìhè a na-ahụ anya ka graphene ga-amịkọrọ, ọtụtụ n'ime ìhè ahụ ga-agafe. Ọ dị oke oke nke na ọbụna atọm helium (ụmụ irighiri gas kacha nta) enweghị ike ịgafe. A naghị eketa ihe ndị a dị egwu site na graphite ozugbo, kama site na mekaniki quantum. Ike eletriki na anya pụrụ iche ya na-ekpebi na o nwere ohere itinye ya n'ọrụ sara mbara.
Ọ bụ ezie na graphene apụtala naanị ihe na-erughị afọ iri, o gosila ọtụtụ ojiji teknụzụ, nke dị ụkọ na ngalaba physics na sayensị ihe onwunwe. Ọ na-ewe ihe karịrị afọ iri ma ọ bụ ọbụna ọtụtụ iri afọ ka ihe ndị nkịtị wee si n'ụlọ nyocha gaa n'ezie. Gịnị bụ ojiji graphene? Ka anyị leba anya n'ihe atụ abụọ.
Elektrọd doro anya dị nro
N'ọtụtụ ngwa eletriki, a chọrọ iji ihe ndị na-eduzi ihe na-apụta ìhè dị ka elektrọd. Elekere elektrọnik, ihe mgbakọ na mwepụ, telivishọn, ihe ngosi kristal mmiri mmiri, ihuenyo mmetụ aka, panel anyanwụ na ọtụtụ ngwaọrụ ndị ọzọ enweghị ike ịhapụ ịdị adị nke elektrọd na-apụta ìhè. Elektrọd na-apụta ìhè ọdịnala na-eji indium tin oxide (ITO). N'ihi ọnụ ahịa dị elu na oke nnweta indium, ihe ahụ na-agbawa agbawa ma enweghị mgbanwe, a ga-etinye elektrọd ahụ n'etiti oyi akwa nke vacuum, ọnụ ahịa ya dịkwa elu. Ruo ogologo oge, ndị ọkà mmụta sayensị anọwo na-agbalị ịchọta ihe nnọchi ya. Na mgbakwunye na ihe achọrọ maka nghọta, ezigbo conductivity na nkwadebe dị mfe, ọ bụrụ na mgbanwe nke ihe ahụ n'onwe ya dị mma, ọ ga-adabara maka ime "akwụkwọ elektrọnik" ma ọ bụ ngwaọrụ ngosipụta ndị ọzọ a na-apịachi apịachi. Ya mere, mgbanwe bụkwa akụkụ dị oke mkpa. Graphene bụ ihe dị otú ahụ, nke dabara adaba maka elektrọd na-apụta ìhè.
Ndị nchọpụta si Samsung na Mahadum Chengjunguan dị na South Korea nwetara graphene nwere ogologo diagonal nke sentimita iri atọ site na ihe e tinyere na vapor kemịkalụ wee bufee ya na ihe nkiri polyethylene terephthalate (PET) dị 188 micron dị arọ iji mepụta ihuenyo mmetụ aka dabere na graphene [4]. Dịka egosiri na foto dị n'okpuru, a na-ebu ụzọ jikọta graphene a kụrụ na kọpa foil na teepu thermal stripping (akụkụ na-acha anụnụ anụnụ), wee gbazee foil ọla kọpa site na usoro kemịkalụ, n'ikpeazụ a na-ebufe graphene na ihe nkiri PET site na ikpo ọkụ.
Ngwa ntinye fotoelectric ọhụrụ
Graphene nwere ihe pụrụ iche nke anya. Ọ bụ ezie na enwere naanị otu oyi akwa nke atọm, ọ nwere ike ịmịkọrọ 2.3% nke ìhè a na-ewepụta n'ime oke ogologo ebili mmiri niile site na ìhè a na-ahụ anya ruo na infrared. Ọnụọgụ a enweghị ihe jikọrọ ya na paramita ihe ndị ọzọ nke graphene ma a na-ekpebi ya site na electrodynamics quantum [6]. Ìhè a na-amịkọrọ ga-eduga n'ọgbọ nke ndị na-ebu (elektrọn na oghere). Mmepụta na mbugharị nke ndị na-ebu na graphene dị nnọọ iche na nke dị na semiconductors ọdịnala. Nke a na-eme ka graphene dị mma maka ngwa induction photoelectric ngwa ngwa. A na-eme atụmatụ na ngwa induction photoelectric dị otú ahụ nwere ike ịrụ ọrụ na ugboro 500ghz. Ọ bụrụ na ejiri ya maka nnyefe mgbaàmà, ọ nwere ike izipu ijeri efu 500 ma ọ bụ otu kwa sekọnd, ma mezue nnyefe nke ọdịnaya nke diski Blu ray abụọ n'otu sekọnd.
Ndị ọkachamara si na IBM Thomas J. Watson Research Centre dị na United States ejirila graphene mepụta ngwaọrụ induction photoelectric nke nwere ike ịrụ ọrụ na ugboro 10GHz [8]. Nke mbụ, a kwadebere flakes graphene na silicon substrate nke ejiri silica dị 300 nm kpuchie site na "usoro ịdọwa teepu", wee mepụta palladium gold ma ọ bụ titanium gold electrodes nwere oge nke 1 micron na obosara nke 250 nm na ya. N'ụzọ dị otu a, a na-enweta ngwaọrụ induction photoelectric dabere na graphene.
Ihe osise eserese nke ngwa mmepụta fotoelectric graphene na foto elektrọn microscope (SEM) nke ihe nlele n'ezie. Ahịrị dị mkpirikpi ojii dị na eserese ahụ kwekọrọ na micron 5, anya dị n'etiti ahịrị ígwè bụkwa otu micron.
Site na nnwale, ndị nchọpụta chọpụtara na ngwaọrụ mmepụta ígwè graphene a nke nwere ike ịrụ ọrụ nke 16ghz ma ọ dịkarịa ala, ma nwee ike ịrụ ọrụ n'ọsọ dị elu n'ogo ogologo site na 300 nm (nso ultraviolet) ruo 6 microns (infrared), ebe ọkpọkọ mmepụta fotoelectric ọdịnala enweghị ike ịzaghachi ìhè infrared nwere ogologo ogologo. Ugboro ọrụ nke ngwa mmepụta fotoelectric graphene ka nwere nnukwu ohere maka mmezi. Arụmọrụ ya dị elu na-eme ka o nwee ọtụtụ atụmanya ngwa, gụnyere nkwukọrịta, njikwa anya na nlekota gburugburu ebe obibi.
Dịka ihe ọhụrụ nwere ihe pụrụ iche, nnyocha gbasara ojiji nke graphene na-apụta otu otu. Ọ na-esiri anyị ike ịgụta ha ebe a. N'ọdịnihu, enwere ike ịnwe ọkpọkọ mmetụta ubi nke ejiri graphene mee, ihe mgbanwe molekul nke ejiri graphene mee na ihe nchọpụta molekul nke ejiri graphene mee na ndụ kwa ụbọchị... Graphene nke na-apụta nwayọ nwayọ na ụlọ nyocha ga-enwu na ndụ kwa ụbọchị.
Anyị nwere ike ịtụ anya na ọtụtụ ngwaahịa eletrọniki eji graphene ga-apụta n'oge na-adịghị anya. Chee echiche otú ọ ga-esi atọ ụtọ ma a ga-apịachi ekwentị anyị na netbook anyị, kechie ha na ntị anyị, tinye ha n'akpa anyị, ma ọ bụ kechie ha n'aka anyị mgbe anyị na-ejighị ha!
Oge ozi: Maachị-09-2022