ဂရပ်ဖင်းရဲ့ အသုံးဝင်ပုံက ဘာလဲ။ ဂရပ်ဖင်းရဲ့ အသုံးချမှု အလားအလာကို နားလည်စေမယ့် အသုံးချမှု နှစ်ခု

၂၀၁၀ ခုနှစ်တွင် Geim နှင့် Novoselov တို့သည် ဂရပ်ဖင်းဆိုင်ရာ ၎င်းတို့၏ လုပ်ဆောင်ချက်များအတွက် ရူပဗေဒဆိုင်ရာ နိုဘယ်ဆုကို ရရှိခဲ့သည်။ ဤဆုသည် လူများစွာအပေါ် နက်ရှိုင်းသော အထင်ကြီးမှုကို ချန်ထားခဲ့သည်။ အဆုံးစွန်အားဖြင့်၊ နိုဘယ်ဆု၏ စမ်းသပ်ကိရိယာတိုင်းသည် ကော်တိပ်ကဲ့သို့ အသုံးများသည် မဟုတ်သလို၊ သုတေသနအရာဝတ္ထုတိုင်းသည် “နှစ်ဖက်မြင်ပုံဆောင်ခဲ” ဂရပ်ဖင်းကဲ့သို့ မှော်ဆန်ပြီး နားလည်ရလွယ်ကူသည် မဟုတ်ပါ။ ၂၀၀၄ ခုနှစ်တွင် ပြုလုပ်ခဲ့သော လုပ်ဆောင်ချက်ကို ၂၀၁၀ ခုနှစ်တွင် ချီးမြှင့်နိုင်ပြီး၊ ၎င်းသည် မကြာသေးမီနှစ်များအတွင်း နိုဘယ်ဆုမှတ်တမ်းတွင် ရှားပါးသည်။

ဂရပ်ဖင်းဆိုသည်မှာ ကာဗွန်အက်တမ်အလွှာတစ်ခုတည်းဖြင့် နီးကပ်စွာစီစဉ်ထားသော အရာဝတ္ထုတစ်မျိုးဖြစ်ပြီး နှစ်ဖက်မြင် ပျားအုံပုံ ဆဋ္ဌဂံပုံသဏ္ဍာန်ဖြစ်သည်။ စိန်၊ ဂရပ်ဖိုက်၊ ဖူလရီန်၊ ကာဗွန်နာနိုပြွန်များနှင့် အမော်ဖစ်ကာဗွန်များကဲ့သို့ပင် ၎င်းသည် ကာဗွန်ဒြပ်စင်များဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသော အရာဝတ္ထု (ရိုးရှင်းသောအရာဝတ္ထု) တစ်ခုဖြစ်သည်။ အောက်ပါပုံတွင်ပြထားသည့်အတိုင်း ဖူလရီန်များနှင့် ကာဗွန်နာနိုပြွန်များကို ဂရပ်ဖင်းအလွှာများစွာဖြင့် စီထားသော ဂရပ်ဖင်းအလွှာတစ်ခုတည်းမှ တစ်နည်းနည်းဖြင့် လိပ်ထားသည်ကို မြင်တွေ့နိုင်သည်။ ကာဗွန်ရိုးရှင်းသော အရာဝတ္ထုအမျိုးမျိုး (ဂရပ်ဖိုက်၊ ကာဗွန်နာနိုပြွန်များနှင့် ဂရပ်ဖင်း) ၏ ဂုဏ်သတ္တိများကို ဖော်ပြရန် ဂရပ်ဖင်းအသုံးပြုမှုဆိုင်ရာ သီအိုရီဆိုင်ရာ သုတေသနသည် နှစ်ပေါင်း ၆၀ နီးပါးကြာမြင့်ခဲ့သော်လည်း ယေဘုယျအားဖြင့် ထိုကဲ့သို့သော နှစ်ဖက်မြင်ပစ္စည်းများသည် တည်ငြိမ်စွာတည်ရှိရန်ခက်ခဲပြီး သုံးဖက်မြင်အလွှာမျက်နှာပြင် သို့မဟုတ် ဂရပ်ဖိုက်ကဲ့သို့သော အရာဝတ္ထုများအတွင်းတွင်သာ တွယ်ကပ်နေသည်ဟု ယုံကြည်ကြသည်။ ၂၀၀၄ ခုနှစ်အထိ Andre Geim နှင့် ၎င်း၏တပည့် Konstantin Novoselov တို့သည် ဂရပ်ဖင်းဆိုင်ရာ သုတေသနသည် စမ်းသပ်ချက်များမှတစ်ဆင့် ဂရပ်ဖင်းမှ ဂရပ်ဖင်းအလွှာတစ်ခုတည်းကို ဖယ်ရှားခဲ့သည်။

fullerene (ဘယ်ဘက်) နှင့် carbon nanotube (အလယ်) နှစ်မျိုးလုံးကို graphene အလွှာတစ်ခုတည်းဖြင့် တစ်နည်းနည်းဖြင့် လိပ်ထားသည်ဟု ယူဆနိုင်ပြီး၊ graphite (ညာဘက်) ကို van der Waals အားချိတ်ဆက်မှုမှတစ်ဆင့် graphene အလွှာများစွာဖြင့် စီထားသည်။

ယနေ့ခေတ်တွင် ဂရပ်ဖင်းကို နည်းလမ်းများစွာဖြင့် ရရှိနိုင်ပြီး နည်းလမ်းအမျိုးမျိုးတွင် ၎င်းတို့၏ကိုယ်ပိုင် အားသာချက်များနှင့် အားနည်းချက်များရှိသည်။ Geim နှင့် Novoselov တို့သည် ရိုးရှင်းသောနည်းလမ်းဖြင့် ဂရပ်ဖင်းကို ရရှိခဲ့သည်။ စူပါမားကတ်များတွင် ရရှိနိုင်သော ပွင့်လင်းမြင်သာသောတိပ်ကို အသုံးပြု၍ ကာဗွန်အက်တမ်အလွှာတစ်လွှာသာထူသော ဂရပ်ဖင်းပြားဖြစ်သော ဂရပ်ဖင်းကို အဆင့်မြင့် pyrolytic ဂရပ်ဖိုက်အပိုင်းအစမှ ခွာချခဲ့ကြသည်။ ၎င်းသည် အဆင်ပြေသော်လည်း ထိန်းချုပ်နိုင်စွမ်းမှာ သိပ်မကောင်းဘဲ မိုက်ခရွန် ၁၀၀ (မီလီမီတာ၏ ဆယ်ပုံတစ်ပုံ) အောက်အရွယ်အစားရှိသော ဂရပ်ဖင်းကို စမ်းသပ်မှုများအတွက်သာ ရရှိနိုင်သော်လည်း လက်တွေ့အသုံးချမှုများအတွက် အသုံးပြုရန် ခက်ခဲသည်။ ဓာတုအငွေ့စုပုံခြင်းသည် သတ္တုမျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် စင်တီမီတာဆယ်ဂဏန်းအရွယ်အစားရှိသော ဂရပ်ဖင်းနမူနာများကို ကြီးထွားစေနိုင်သည်။ တသမတ်တည်း ဦးတည်ချက်ရှိသော ဧရိယာသည် မိုက်ခရွန် ၁၀၀ သာရှိသော်လည်း [3,4]၊ ၎င်းသည် အသုံးချမှုအချို့၏ ထုတ်လုပ်မှုလိုအပ်ချက်များအတွက် သင့်လျော်သည်။ နောက်ထပ်အသုံးများသောနည်းလမ်းမှာ ဆီလီကွန်ကာဗိုက် (SIC) ပုံဆောင်ခဲကို လေဟာနယ်တွင် ၁၁၀၀ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်ထက်ပို၍ အပူပေးခြင်းဖြင့် မျက်နှာပြင်အနီးရှိ ဆီလီကွန်အက်တမ်များ အငွေ့ပျံသွားပြီး ကျန်ရှိသော ကာဗွန်အက်တမ်များကို ပြန်လည်စီစဉ်ပြီး ကောင်းမွန်သောဂုဏ်သတ္တိများရှိသော ဂရပ်ဖင်းနမူနာများကိုလည်း ရရှိနိုင်မည်ဖြစ်သည်။

ဂရပ်ဖင်းသည် ထူးခြားသောဂုဏ်သတ္တိများရှိသော ပစ္စည်းအသစ်တစ်ခုဖြစ်သည်- ၎င်း၏လျှပ်စစ်စီးကူးနိုင်စွမ်းသည် ကြေးနီကဲ့သို့ကောင်းမွန်ပြီး ၎င်း၏အပူစီးကူးနိုင်စွမ်းသည် မည်သည့်သိထားသောပစ္စည်းထက်မဆို ပိုကောင်းသည်။ ၎င်းသည် အလွန်ပွင့်လင်းမြင်သာသည်။ ဒေါင်လိုက်ဖြစ်ပေါ်သောမြင်နိုင်သောအလင်း၏ အစိတ်အပိုင်းအနည်းငယ် (၂.၃%) ကိုသာ ဂရပ်ဖင်းမှစုပ်ယူမည်ဖြစ်ပြီး အလင်းအများစုသည် ဖြတ်သန်းသွားမည်ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် အလွန်သိပ်သည်းဆများသောကြောင့် ဟီလီယမ်အက်တမ်များ (အသေးဆုံးဓာတ်ငွေ့မော်လီကျူးများ) ပင် ဖြတ်သန်းသွား၍မရပါ။ ဤမှော်ဆန်သောဂုဏ်သတ္တိများသည် ဂရပ်ဖိုက်မှ တိုက်ရိုက်အမွေဆက်ခံခြင်းမဟုတ်ဘဲ ကွမ်တမ်မက္ကင်းနစ်မှ ဆင်းသက်လာသည်။ ၎င်း၏ထူးခြားသော လျှပ်စစ်နှင့် အလင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများက ၎င်းတွင် ကျယ်ပြန့်သောအသုံးချမှုအလားအလာများရှိကြောင်း ဆုံးဖြတ်ပေးသည်။

ဂရပ်ဖင်းသည် ဆယ်နှစ်အောက်သာ ပေါ်ထွန်းခဲ့သော်လည်း ရူပဗေဒနှင့် ရုပ်ဝတ္ထုသိပ္ပံနယ်ပယ်များတွင် အလွန်ရှားပါးသော နည်းပညာဆိုင်ရာ အသုံးချမှုများစွာကို ပြသခဲ့သည်။ ယေဘုယျပစ္စည်းများကို ဓာတ်ခွဲခန်းမှ လက်တွေ့ဘဝသို့ ရွှေ့ပြောင်းရန် ဆယ်နှစ်ကျော် သို့မဟုတ် ဆယ်စုနှစ်များစွာပင် ကြာတတ်သည်။ ဂရပ်ဖင်း၏ အသုံးဝင်ပုံကား အဘယ်နည်း။ ဥပမာနှစ်ခုကို ကြည့်ကြပါစို့။

ပျော့ပျောင်းသော ပွင့်လင်းမြင်သာသော လျှပ်ကူးပစ္စည်း
လျှပ်စစ်ပစ္စည်းများစွာတွင် ပွင့်လင်းမြင်သာသော လျှပ်ကူးပစ္စည်းများကို လျှပ်ကူးပစ္စည်းအဖြစ် အသုံးပြုရန် လိုအပ်ပါသည်။ အီလက်ထရွန်းနစ်နာရီများ၊ ဂဏန်းတွက်စက်များ၊ ရုပ်မြင်သံကြားများ၊ အရည်ကြည်လင်သော မျက်နှာပြင်များ၊ ထိတွေ့မျက်နှာပြင်များ၊ ဆိုလာပြားများနှင့် အခြားစက်ပစ္စည်းများစွာသည် ပွင့်လင်းမြင်သာသော လျှပ်ကူးပစ္စည်းများ ရှိနေခြင်းကို ချန်ထား၍မရပါ။ ရိုးရာ ပွင့်လင်းမြင်သာသော လျှပ်ကူးပစ္စည်းသည် အင်ဒီယမ်တင်အောက်ဆိုဒ် (ITO) ကို အသုံးပြုသည်။ ဈေးနှုန်းမြင့်မားခြင်းနှင့် အင်ဒီယမ် ထောက်ပံ့မှု အကန့်အသတ်ရှိခြင်းကြောင့် ပစ္စည်းသည် ကြွပ်ဆတ်ပြီး ပျော့ပြောင်းမှုမရှိသောကြောင့် လျှပ်ကူးပစ္စည်းကို လေဟာနယ်၏ အလယ်အလွှာတွင် သိမ်းဆည်းရန် လိုအပ်ပြီး ကုန်ကျစရိတ်မှာ အတော်လေး မြင့်မားပါသည်။ သိပ္ပံပညာရှင်များသည် ၎င်း၏ အစားထိုးပစ္စည်းကို ရှာဖွေရန် အချိန်ကြာမြင့်စွာ ကြိုးစားခဲ့ကြသည်။ ပွင့်လင်းမြင်သာမှု၊ ကောင်းမွန်သော လျှပ်ကူးမှုနှင့် ပြင်ဆင်ရလွယ်ကူမှု လိုအပ်ချက်များအပြင် ပစ္စည်း၏ ပျော့ပြောင်းမှု ကောင်းမွန်ပါက "အီလက်ထရွန်းနစ်စက္ကူ" သို့မဟုတ် အခြားခေါက်နိုင်သော မျက်နှာပြင်ကိရိယာများ ပြုလုပ်ရန်အတွက် သင့်လျော်မည်ဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့် ပျော့ပြောင်းမှုသည်လည်း အလွန်အရေးကြီးသော ရှုထောင့်တစ်ခုဖြစ်သည်။ ဂရပ်ဖင်းသည် ပွင့်လင်းမြင်သာသော လျှပ်ကူးပစ္စည်းများအတွက် အလွန်သင့်လျော်သော ထိုကဲ့သို့သော ပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်သည်။

Samsung နှင့် တောင်ကိုရီးယားရှိ chengjunguan တက္ကသိုလ်မှ သုတေသီများသည် ဓာတုအငွေ့စုပုံခြင်းဖြင့် ထောင့်ဖြတ်အရှည် 30 လက်မရှိသော graphene ကို ရရှိပြီး graphene အခြေခံ touch screen ထုတ်လုပ်ရန် 188 micron အထူ polyethylene terephthalate (PET) film သို့ လွှဲပြောင်းခဲ့သည် [4]။ အောက်ပါပုံတွင်ပြထားသည့်အတိုင်း ကြေးနီသတ္တုပြားပေါ်တွင် ပေါက်ဖွားလာသော graphene ကို thermal stripping tape (အပြာရောင်ဖောက်ထွင်းမြင်ရသောအပိုင်း) နှင့် ဦးစွာ ချိတ်ဆက်ပြီးနောက် ကြေးနီသတ္တုပြားကို ဓာတုဗေဒနည်းလမ်းဖြင့် ပျော်ဝင်စေပြီး နောက်ဆုံးတွင် graphene ကို အပူပေးခြင်းဖြင့် PET film သို့ လွှဲပြောင်းသည်။

ဓာတ်ပုံလျှပ်စစ်ဓာတ်အား လှုံ့ဆော်မှုပစ္စည်းအသစ်များ
ဂရပ်ဖင်းတွင် အလွန်ထူးခြားသော အလင်းတန်းဂုဏ်သတ္တိများရှိသည်။ အက်တမ်အလွှာတစ်ခုတည်းသာရှိသော်လည်း၊ မြင်နိုင်သောအလင်းမှ အနီအောက်ရောင်ခြည်အထိ လှိုင်းအလျားအပိုင်းအခြားတစ်ခုလုံးတွင် ထုတ်လွှတ်သောအလင်း၏ 2.3% ကို စုပ်ယူနိုင်သည်။ ဤနံပါတ်သည် ဂရပ်ဖင်း၏ အခြားပစ္စည်းကန့်သတ်ချက်များနှင့် မသက်ဆိုင်ဘဲ ကွမ်တမ်လျှပ်စစ်ဒိုင်းနမစ် [6] ဖြင့် ဆုံးဖြတ်သည်။ စုပ်ယူထားသောအလင်းသည် သယ်ဆောင်သူများ (အီလက်ထရွန်များနှင့် အပေါက်များ) ထုတ်လုပ်မှုသို့ ဦးတည်စေလိမ့်မည်။ ဂရပ်ဖင်းတွင် သယ်ဆောင်သူများ၏ ထုတ်လုပ်မှုနှင့် သယ်ယူပို့ဆောင်မှုသည် ရိုးရာတစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းများတွင် ထုတ်လုပ်မှုနှင့် အလွန်ကွာခြားသည်။ ၎င်းသည် ဂရပ်ဖင်းကို အလွန်မြန်ဆန်သော photoelectric induction ပစ္စည်းကိရိယာများအတွက် အလွန်သင့်လျော်စေသည်။ ထိုကဲ့သို့သော photoelectric induction ပစ္စည်းကိရိယာများသည် 500ghz ကြိမ်နှုန်းတွင် အလုပ်လုပ်နိုင်သည်ဟု ခန့်မှန်းရသည်။ ၎င်းကို အချက်ပြထုတ်လွှင့်မှုအတွက် အသုံးပြုပါက တစ်စက္ကန့်လျှင် သုည သို့မဟုတ် တစ် ဘီလီယံ ၅၀၀ ကို ထုတ်လွှင့်နိုင်ပြီး Blu-ray disc နှစ်ခု၏ အကြောင်းအရာများကို တစ်စက္ကန့်အတွင်း ထုတ်လွှင့်နိုင်သည်။

အမေရိကန်ပြည်ထောင်စုရှိ IBM Thomas J. Watson သုတေသနစင်တာမှ ကျွမ်းကျင်သူများသည် 10GHz ကြိမ်နှုန်းတွင် အလုပ်လုပ်နိုင်သော photoelectric induction devices များ ထုတ်လုပ်ရန် graphene ကို အသုံးပြုခဲ့ကြသည် [8]။ ပထမဦးစွာ၊ graphene flakes များကို 300 nm အထူ silica ဖြင့် ဖုံးအုပ်ထားသော silicon substrate ပေါ်တွင် “tape tearing method” ဖြင့် ပြင်ဆင်ပြီးနောက် 1 micron အကွာအဝေးနှင့် 250 nm အကျယ်ရှိသော palladium gold သို့မဟုတ် titanium gold electrodes များကို ၎င်းပေါ်တွင် ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ ဤနည်းအားဖြင့် graphene အခြေခံ photoelectric induction device ကို ရရှိခဲ့သည်။

တကယ့်နမူနာတွေရဲ့ graphene photoelectric induction ကိရိယာနဲ့ scanning electron microscope (SEM) ဓာတ်ပုံတွေရဲ့ ပုံကြမ်း။ ပုံထဲက အနက်ရောင်မျဉ်းတိုဟာ 5 မိုက်ခရွန်နဲ့ ကိုက်ညီပြီး သတ္တုမျဉ်းတွေကြားက အကွာအဝေးက တစ်မိုက်ခရွန်ပါ။

စမ်းသပ်ချက်များအရ သုတေသီများသည် ဤသတ္တု graphene သတ္တုဖွဲ့စည်းပုံ photoelectric induction ကိရိယာသည် အများဆုံး 16ghz အလုပ်လုပ်သောကြိမ်နှုန်းသို့ ရောက်ရှိနိုင်ပြီး 300 nm (ခရမ်းလွန်ရောင်ခြည်အနီး) မှ 6 microns (အနီအောက်ရောင်ခြည်) အထိ လှိုင်းအလျားအတိုင်းအတာတွင် မြင့်မားသောအမြန်နှုန်းဖြင့် အလုပ်လုပ်နိုင်ကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့ပြီး ရိုးရာ photoelectric induction tube သည် လှိုင်းအလျားရှည်သော အနီအောက်ရောင်ခြည်အလင်းကို တုံ့ပြန်နိုင်ခြင်းမရှိပါ။ graphene photoelectric induction ကိရိယာ၏ အလုပ်လုပ်သောကြိမ်နှုန်းသည် တိုးတက်ရန်နေရာများစွာရှိနေသေးသည်။ ၎င်း၏ သာလွန်ကောင်းမွန်သောစွမ်းဆောင်ရည်ကြောင့် ဆက်သွယ်ရေး၊ အဝေးထိန်းစနစ်နှင့် ပတ်ဝန်းကျင်စောင့်ကြည့်ခြင်းအပါအဝင် အသုံးချမှုအလားအလာများစွာရှိသည်။

ထူးခြားသောဂုဏ်သတ္တိများရှိသော ပစ္စည်းအသစ်တစ်ခုအနေဖြင့် ဂရပ်ဖင်းအသုံးချမှုဆိုင်ရာ သုတေသနများသည် တစ်ခုပြီးတစ်ခု ပေါ်ပေါက်လာနေပါသည်။ ၎င်းတို့ကို ဤနေရာတွင် ရေတွက်ရန် ခက်ခဲပါသည်။ အနာဂတ်တွင် ဂရပ်ဖင်းဖြင့်ပြုလုပ်ထားသော လယ်ကွင်းအကျိုးသက်ရောက်မှုပြွန်များ၊ ဂရပ်ဖင်းဖြင့်ပြုလုပ်ထားသော မော်လီကျူးခလုတ်များနှင့် ဂရပ်ဖင်းဖြင့်ပြုလုပ်ထားသော မော်လီကျူးရှာဖွေကိရိယာများသည် နေ့စဉ်ဘဝတွင် ရှိလာနိုင်သည်။ ဓာတ်ခွဲခန်းမှ တဖြည်းဖြည်းထွက်လာသော ဂရပ်ဖင်းသည် နေ့စဉ်ဘဝတွင် ထွန်းတောက်လာလိမ့်မည်။

မကြာမီအနာဂတ်တွင် ဂရပ်ဖင်းကိုအသုံးပြုသည့် အီလက်ထရွန်းနစ်ထုတ်ကုန်အများအပြား ပေါ်ထွက်လာမည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ မျှော်လင့်နိုင်ပါသည်။ ကျွန်ုပ်တို့၏ စမတ်ဖုန်းများနှင့် နက်ဘွတ်ခ်များကို အသုံးမပြုသည့်အခါ လိပ်ထားနိုင်ခြင်း၊ နားရွက်တွင် ညှပ်ထားနိုင်ခြင်း၊ အိတ်ကပ်ထဲတွင် ထည့်ထားခြင်း သို့မဟုတ် လက်ကောက်ဝတ်တွင် ပတ်ထားခြင်းက မည်မျှစိတ်ဝင်စားစရာကောင်းမည်ကို စဉ်းစားကြည့်ပါ။