صفحه اصلی | ان آر تی سی | صفحه اصلی<

09392522438  
   EN | FA
یکشنبه, 19 آبان 1398 ساعت 23:57

گرافاین و گرافداین

 

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

منتشرشده در مقاله

Current-voltage characteristics of armchair and zigzag γ-graphyne nanotubes with three different diameters under uniaxial strain are investigated by using first-principles quantum transport calculations through density functional theory (DFT) and non-equilibrium Green's function (NEGF) method. It is shown that for a given value of bias voltage, the resulting current depends strongly on the applied load so that tensile and compressive strain can generate Negative Differential Resistance (NDR) mostly into the armchair nanotubes. Our study reveals that the rectification behavior of the systems is mainly due to the asymmetric electron transmission function distribution in the conduction and valence bands.

 

Ref: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2053-1591/aafc59/meta

 

 

 

 

منتشرشده در مقالات ما
In this paper, we have investigated the electronic transport properties and current-voltage characteristics of the armchair and zigzag Υ -graphyne nanotubes by the SIESTA and TRANSIESTA packages including density functional theory and nonequilibrium Green's function for the four chiral vectors 2, 3, 4, and 5. We found that the current in Υ -graphyne nanotubes is very negligible for low bias voltages, but it enhances precipitously for voltages above the threshold voltage. Both zigzag and armchair Υ -graphyne nanotubes reveal negative differential resistance, for specific diameters, which is a promising result for nano-based device usages such as switching and memory circuits. Finally, the characteristics of these nanotubes are similar to those of a two-way tunneling diode. Therefore, we can expect a new application that produces oscillation.

 

Ref: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8617679

 

 

 

 

منتشرشده در مقالات ما

In this paper, we have addressed the structural stability and hydrogen storage capability of single side and double side Na-decorated γ-Graphyne, Graphyne-like Boron Nitride and CCBN-yne, using three methods of density functional theory approximation: PBEsol, vdW-DF2-B86R and vdW-DF2. We also investigated the electronic properties of these structures, decorated by Na atoms and adsorbing hydrogen, such as density of states and band structure. Our results showed that hydrogen can be adsorbed up to three molecules per Na atom. We found the optimal geometries of adsorbed hydrogen molecules on adsorption candidates. We also found that Direct band-gap at “M” point changes after decoration and adsorption in mentioned structures. Finally, we explored metallic structures for hydrogen storage which can be used in the industry of fuel cells.

 

Ref: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0025540817310139

 

 

 

 

منتشرشده در مقالات ما

In this paper, the mechanical properties of Na and Pt decorated arrays of 2D graphyne sheet is investigated. The proposed structures are consisted of Na and Pt decorated graphyne sheet (CC), analogous system of Boron nitride sheet (BN-yne), and graphyne-like BN sheet (CC-BN-yne). The properties such as In-plane stiffness and Bulk module are studied using Energy-Strain correlation. The calculations were carried out based on Density functional theory (DFT) using the generalized gradient approximation (GGA) framework. The results offered very competitive values of stiffness and Bulk module for Pt decorated CC and BN-yne. However, the Pt decorated CC-BN-yne structure demonstrated around 80% of stiffness and 77% of Bulk module, compared to those of pure structure. Na decorated system showed the same trend for all three mentioned structures.

 

Ref: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0749603616309028

 

 

 

 

منتشرشده در مقالات ما

In this paper, the mechanical properties of two-dimensional structures of gamma graphyne and analogous system of BN sheet (BN-yne) and also the graphyne-like BN sheet, such as In-plane stiffness, Bulk and Shear moduli and Poisson׳s ratio were studied. Also, elastic constants of three aforementioned nanosheets were investigated utilizing the Energy–Strain relationship. All the calculations were performed based on density functional theory (DFT) within the generalized gradient approximation (GGA) framework and the obtained results indicated that the magnitudes of stiffness, Bulk and Shear moduli of pure graphyne were higher than that of the other two structures. The observations, considering the electron density of atoms, showed that stiffness increased as the atomic bonds got stronger. Calculation of Poisson׳s ratio showed that BN-yne had the maximum value.

 

Ref: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038109815000484

 

 

 

 

منتشرشده در مقالات ما

7 روز هفته، 24 ساعته پاسخگوی شما هستیم

social 16social 13social 09 social 05