صفحه اصلی | ان آر تی سی | صفحه اصلی<

09392522438  
   EN | FA

گرافاین و گرافداین

یکشنبه, 19 آبان 1398 ساعت 23:57
خواندن 437 دفعه

 

گرافاین و گرافداین 

 

گرافاین یکی از آلوتروپ های کربن است.

این ماده از اتم های کربن که با هیبریداسیون sp و sp2 در صفحه ای به ضخامت یک اتم با هم پیوند تشکیل داده اند شکل یافته است. با وجود آنکه پایداری این ماده بصورت تئوری تایید شده است اما تاکنون بصورت تجربی تنها تکه های مولکول گونه ای از آن بصورت واقعی سنتز شده است [1].

با این وجود، ساختار گرافاین تنوع بسیاری دارد که برخی از این ساختارها در شکل-1 نشان داده شده اند.

 

 

Graphyne Graphdiyne

شکل-1: از سمت چپ: گرافن، α-گرافاین، β-گرافاین، δ-گرافاین.

 

وجود گرافاین از سال دهه ی 1960 پیشبینی شده بود و پس از کشف فولورن مورد توجهات بیشتری را به خود جلب کرد [2]. از دهه ی 1980 مطالعات تئوری گسترده ای بر روی ساختارهای گرافاین صورت گرفت.

در واقع گرافاین یکی از گونه های گرافن است که که به کمک پیوند استیلنی، شش ضلعی های گرافن را به هم متصل می کند. در شکل-2 ساختار هندسی γ–گرافاین نشان داده شده است.

 

 

Geometric structure of y-graphene

شکل-2: ساختار هندسی γ-گرافاین.

گرافاين يك نام عمومي براي خانواده دو بعدي از اتم هاي كربن است كه ويژگي هايي از قبيل :

چگالي كم

انرژي تشكيل پايين

استحكام حرارتي بالا

و خواص الكترومكانيكي بالا دارد.

گرافاین یک چند شکلی مانند گرافن است که بین نزدیکترین همسایه ­های هگزاگونال آن پیوند­های کربنی وجود دارد (شکل-2).

قطعات کوچکی از این ساختارهای دوبعدی قبلا سنتز شده اند [1]. بسیاری از اشکال مختلف این ساختارها با در نظر گرفتن پایداری شیمیایی آن ها می­توانند طراحی گردند. در آینده این ساختارها ممکن است همانند سنتز گرافن روی سطح فلز بروش بخار شیمیایی از مولکول­ های آلی، با استفاده از سطوح به عنوان نگه دارنده سنتز شود.

همچنینسنتز نانو لوله از جنس گرافاین، بین یک قالب آندی اکسید آلومینیوم که با ورقه ای از مس پوشیده شده انجام گرفته است [3]. آزمایشات نشان داده است که این نیمرسانا رسانندگی ای دارد که به رسانندگی سیلیکون نزدیک است.

گرافاین حفره­های طبیعی بیشتری نسبت به گرافن دارد. در واقع فاصله بین حلقه ­ها در این ساختار زیادتر بوده و بنابر­این داوطلب­های مختلفی را برای پذیرش دوپینگ نوع nو pیا جذب گاز و ... می پذیرد. این امرباعث افزایش کاربردهای این نانو ساختار می­گردد. گرافاین حالت خاصی از گرافداین است که بین حلقه ­های کربنی آن تنها یک پیوند سه گانه وجود دارد. در واقع یک سوم از پیوند های کربن-کربن در گرافن با پیوند­های سه گانه استیلنی جایگزین شده­اند.

 

Geometric shape of graphene

شکل ‏118: شکل هندسی گرافداین.

به دلیل داشتن هیبریداسیون sp2 و sp وحفره های ذاتی قابل مقایسه نسبت به گرافن کاربردهای وسیع تری دارد. زیرا در گرافن فقط اسپین های sp2 داریم بنابراین در کاربردهای جذب اوربیتال های spنقش مهمی ایفا می کند و جذب را پایدارتر می کند. گاف انرژی نانوریبون های گرافداین بالبه آرمیچر در رنج 0.54-0.97eVو برای لبه زیگزاگ 0.73-1.65 eV است.

گاف نواری بزرگ و قابل تنظیم فاکتور مناسبی برای کاربرد قطعات های الکترونیکی است، به همین دلیل احتمال زیادی وجود دارد که در آینده ای نه چندان دور برای ارتقاء خواص الکتریکی، اپتیکی و مکانیکی از قطعات الکترونیکی از گرافداین استفاده می شود زیرا گرافن علی رغم خواص ویژه ای که دارد اما گاف نواری صفر آن باعث محدودیت کاربردش در ترانزیستورهای FET ، سوئیچ های پرسرعت و ... می شود [3].

 

References

[1] D. Malko, C. Neiss, F. Viñes, A. Görling, Physical review letters, 108 (2012) 086804.

[2] A.T. Balaban, C.C. Rentia, E. Ciupitu, REVUE ROUMAINE DE CHIMIE, 13 (1968) 231-+.

[3] G. Li, Y. Li, X. Qian, H. Liu, H. Lin, N. Chen, Y. Li, The Journal of Physical Chemistry C, 115 (2011) 2611-2615.

 


[1]Graphyn

[2]Graphdiyne

نظرات


تصویر امنیتی تصویر امنیتی جدید

دیدگاه‌ها  

0 #1 پاسخ: گرافاین و گرافداینسینا 1398-08-20 00:34
:-) با سلام جالب بود!

7 روز هفته، 24 ساعته پاسخگوی شما هستیم

social 16social 13social 09 social 05