Sannadkii 2010, Geim iyo Novoselov waxay ku guuleysteen Abaalmarinta Nobel ee fiisigiska shaqadooda ku saabsan graphene. Abaalmarintani waxay dad badan ku reebtay saameyn qoto dheer. Ka dib oo dhan, qalab kasta oo tijaabo ah oo Abaalmarinta Nobel ah ma aha mid caadi ah sida cajaladda dhejiska ah, mana aha shay kasta oo cilmi-baaris ah oo sixir ah oo fudud in la fahmo sida graphene "laba-cabbir oo kiristaal ah". Shaqada 2004 waxaa la bixin karaa 2010, taas oo naadir ku ah rikoorka Abaalmarinta Nobel sannadihii la soo dhaafay.
Graphene waa nooc ka mid ah walax ka kooban hal lakab oo atamka kaarboon ah oo si dhow ugu habaysan shabag laba-geesood ah oo malab malab ah. Sida dheeman, garaafit, fullerene, nanotubes kaarboon iyo kaarboon aan qaab lahayn, waa walax (walax fudud) oo ka kooban curiyeyaal kaarboon ah. Sida ka muuqata sawirka hoose, fullerenes iyo nanotubes kaarboon waxaa loo arki karaa inay si uun uga duuban yihiin hal lakab oo graphene ah, kaas oo ay ku xardhan yihiin lakabyo badan oo graphene ah. Cilmi-baarista aragtiyeed ee ku saabsan isticmaalka graphene si loo qeexo sifooyinka walxaha kala duwan ee fudud ee kaarboon (graphite, nanotubes kaarboon iyo graphene) waxay socotay ku dhawaad 60 sano, laakiin guud ahaan waxaa la aaminsan yahay in walxaha noocaas ah ee laba-geesoodka ah ay adag tahay in si deggan loo noolaado kaligood, oo kaliya ku xiran dusha sare ee saddex-geesoodka ah ama walxaha gudaha sida graphite. Ma ahayn ilaa 2004 in Andre Geim iyo ardaygiisa Konstantin Novoselov ay ka saareen hal lakab oo graphene ah graphite tijaabooyin ay sameeyeen cilmi-baarista ku saabsan graphene ay gaareen horumar cusub.
Labada fullerene (bidix) iyo kaarboon nanotube (dhexe) waxaa loo arki karaa inay yihiin lakab graphene ah oo lagu duubay hal lakab, halka graphite (midig) lagu dhejiyay lakabyo badan oo graphene ah iyada oo loo marayo isku xirka xoogga van der Waals.
Maalmahan, graphene waxaa lagu heli karaa siyaabo badan, habab kala duwanna waxay leeyihiin faa'iidooyin iyo khasaarooyin u gaar ah. Geim iyo Novoselov waxay si fudud u heleen graphene. Iyagoo adeegsanaya cajalad hufan oo laga heli karo suuqyada waaweyn, waxay ka saareen graphene, xaashi graphite ah oo leh hal lakab oo atom kaarboon ah oo dhumucdiisu tahay, laga bilaabo gabal graphite pyrolytic ah oo heer sare ah. Tani waa mid ku habboon, laakiin xakamaynta ma fiicna, graphene oo cabbirkiisu ka yar yahay 100 microns (tobnaad milimitir) ayaa la heli karaa oo keliya, taas oo loo isticmaali karo tijaabooyinka, laakiin way adag tahay in loo isticmaalo codsiyada wax ku oolka ah. Kaydinta uumiga kiimikada waxay kori kartaa muunadaha graphene oo cabbirkoodu yahay tobanaan sentimitir dusha sare ee birta. Inkasta oo aagga leh jihada joogtada ah uu yahay 100 microns oo keliya [3,4], waxay ku habboonayd baahiyaha wax soo saarka ee codsiyada qaarkood. Hab kale oo caadi ah ayaa ah in lagu kululeeyo kiristaalka silicon carbide (SIC) in ka badan 1100 ℃ faakiyuum, si atamka silicon ee u dhow dusha sare uumi baxo, atamka kaarboon ee soo harayna dib loo habeeyo, kuwaas oo sidoo kale heli kara muunado graphene oo leh sifooyin wanaagsan.
Graphene waa walax cusub oo leh astaamo gaar ah: koronto-qaadisteeda waa mid aad u fiican sida naxaasta, kuleylkeeduna wuu ka fiican yahay walax kasta oo la yaqaan. Aad bay u hufan tahay. Qayb yar (2.3%) oo ka mid ah iftiinka muuqda ee tooska ah ayaa nuugi doona graphene, inta badan iftiinkuna wuu dhex mari doonaa. Aad bay u cufan tahay oo xitaa atamka helium (molecules-ka gaaska ugu yar) ma dhex mari karaan. Sifooyinkan sixirka ah si toos ah loogama dhaxlo graphite, laakiin waxaa laga dhaxlaa farsamoyaqaannada quantum-ka. Sifooyinka korontada iyo indhaha ee gaarka ah waxay go'aamiyaan inay leedahay rajo ballaaran oo ku saabsan isticmaalka.
In kasta oo graphene uu soo muuqday wax ka yar toban sano, haddana wuxuu muujiyay codsiyo farsamo oo badan, taas oo aad dhif ugu ah qaybaha fiisigiska iyo sayniska maadiga ah. Waxay qaadataa in ka badan toban sano ama xitaa tobanaan sano in agabka guud uu ka gudbo shaybaar una gudbo nolosha dhabta ah. Waa maxay isticmaalka graphene? Aan eegno laba tusaale.
Elektroodh jilicsan oo hufan
Qalab badan oo koronto, agabyo hufan oo gudbiya ayaa loo baahan yahay in loo isticmaalo sidii elektaroono. Saacadaha elektaroonigga ah, xisaabiyeyaasha, telefishannada, bandhigyada kiristaalka dareeraha ah, shaashadaha taabashada, muraayadaha qorraxda iyo aalado kale oo badan kama tagi karaan jiritaanka elektaroono hufan. Elektaroodhka hufan ee dhaqameed wuxuu isticmaalaa indium tin oxide (ITO). Qiimaha sare iyo sahayda xaddidan ee indium awgeed, agabku waa mid jilicsan oo aan lahayn dabacsanaan, elektaroonku wuxuu u baahan yahay in lagu shubo lakabka dhexe ee faakuumka, kharashkuna waa mid aad u sarreeya. Muddo dheer, saynisyahannadu waxay isku dayayeen inay helaan beddelkeeda. Marka laga soo tago shuruudaha hufnaanta, hufnaanta wanaagsan iyo diyaarinta fudud, haddii dabacsanaanta walaxda lafteedu ay wanaagsan tahay, waxay ku habboonaan doontaa sameynta "warqad elektaroonik ah" ama qalab bandhig oo kale oo la laaban karo. Sidaa darteed, dabacsanaantu sidoo kale waa dhinac aad muhiim u ah. Graphene waa walax noocaas ah, taas oo aad ugu habboon elektaroonada hufan.
Cilmi-baarayaal ka socda Samsung iyo Jaamacadda Chengjunguan ee Kuuriyada Koonfureed ayaa helay graphene dhererkiisu yahay 30 inji iyadoo la adeegsanayo kaydinta uumiga kiimikada waxayna u wareejiyeen filim polyethylene terephthalate (PET) oo dhumucdiisu tahay 188 micron si loo soo saaro shaashad taabasho oo ku salaysan graphene [4]. Sida ka muuqata sawirka hoose, graphene-ka lagu beero xaashida naxaasta waxaa marka hore lagu xidhaa cajaladda xoqidda kulaylka (qayb buluug ah oo hufan), ka dibna xaashida naxaasta waxaa lagu milmaa habka kiimikada, ugu dambayntiina waxaa xaashida loo wareejiyaa filimka PET iyadoo la kululaynayo.
Qalabka cusub ee sawir-qaadista sawir-qaadista
Graphene waxay leedahay sifooyin aad u gaar ah oo indhaha ah. Inkasta oo ay jirto hal lakab oo atamka ah, haddana waxay nuugi kartaa 2.3% iftiinka la sii daayo ee ku jira dhererka hirarka oo dhan laga bilaabo iftiinka muuqda ilaa infrared. Lambarkani wax xiriir ah lama lahan xuduudaha kale ee walxaha ee graphene waxaana lagu go'aamiyaa electrodynamics-ka quantum [6]. Iftiinka la nuugo wuxuu horseedi doonaa jiilka sideyaasha (elektaroonada iyo godadka). Jiilka iyo gaadiidka sideyaasha ee graphene aad ayuu uga duwan yahay kuwa semiconductors-ka dhaqameed. Tani waxay ka dhigaysaa graphene mid aad ugu habboon qalabka soo saarista sawir-qaadista aadka u dhaqsaha badan. Waxaa lagu qiyaasaa in qalabka soo saarista sawir-qaadista noocan oo kale ah uu shaqayn karo inta jeer ee 500ghz. Haddii loo isticmaalo gudbinta calaamadaha, waxay gudbin kartaa 500 bilyan oo eber ama hal ilbiriqsi, waxayna dhammaystiri kartaa gudbinta waxa ku jira laba saxan oo Blu-ray ah hal ilbiriqsi gudaheed.
Khubaro ka socda Xarunta Cilmi-baarista IBM Thomas J. Watson ee Mareykanka ayaa isticmaalay graphene si ay u soo saaraan aaladaha sawir-qaadista ee korantada ee shaqayn kara inta jeer ee 10GHz [8]. Marka hore, jajabyada graphene waxaa lagu diyaariyey substrate silicon ah oo lagu daboolay silica 300 nm oo dhumucdiisu tahay iyadoo la adeegsanayo "habka jeexista cajaladda", ka dibna waxaa lagu sameeyay elektrode dahab ah oo palladium ah ama titanium ah oo leh kala-goyn 1 micron ah iyo ballac 250 nm ah. Sidan, waxaa lagu helaa qalab sawir-qaadis sawir-qaadis ah oo ku salaysan graphene.
Jaantuska jaantuska ee qalabka sawir-qaadista sawir-qaadista ee graphene iyo sawirrada mikroskoobka elektarooniga ah ee sawir-qaadista (SEM) ee muunadaha dhabta ah. Khadadka gaaban ee madow ee jaantusku wuxuu u dhigmaa 5 microns, masaafada u dhaxaysa khadadka birta ahna waa hal micron.
Tijaabooyin ay sameeyeen cilmi-baarayaashu waxay ogaadeen in qalabkan birta ah ee sawir-qaadista sawir-qaadista uu gaari karo inta jeer ee shaqada ugu badnaan 16ghz, wuxuuna ku shaqeyn karaa xawaare sare oo ku jira masaafada u dhaxaysa 300 nm (u dhow ultraviolet) ilaa 6 microns (infrared), halka tuubada sawir-qaadista sawir-qaadista dhaqameed aysan ka jawaabi karin iftiinka infrared-ka oo leh mowjad dheer. Soo noqnoqoshada shaqada ee qalabka sawir-qaadista ...
Maadaama ay tahay walax cusub oo leh sifooyin gaar ah, cilmi-baarista ku saabsan isticmaalka graphene ayaa midba midka kale ka soo baxaysa. Way nagu adag tahay inaan halkan ku tirinno. Mustaqbalka, waxaa jiri kara tuubooyin saameyn ku leh goobta oo laga sameeyay graphene, beddelayaasha molecular-ka oo laga sameeyay graphene iyo dareemayaasha molecular-ka oo laga sameeyay graphene nolol maalmeedka… Graphene oo si tartiib tartiib ah uga soo baxa shaybaarka ayaa ku iftiimin doona nolol maalmeedka.
Waxaan filan karnaa in tiro badan oo badeecooyin elektaroonik ah oo isticmaalaya graphene ay soo bixi doonaan mustaqbalka dhow. Ka fikir sida ay u xiiso badan tahay haddii taleefannada casriga ah iyo shabakadaha internetka la duubi karo, dhegahayaga lagu xidhi karo, jeebabka lagu xidhi karo, ama lagu duubi karo curcurkayaga marka aan la isticmaalin!
Waqtiga boostada: Maarso-09-2022