¿Por qué el grafema obtuvo el Premio Nobel de Física en 2010?

Además del diamante y el grafito, el carbono existe en el "elemento con cristal diferente" más famoso de la naturaleza. ¡A fines del siglo XX, los humanos descubrieron el nuevo y emocionante elemento de carbono con cristales diferentes!

Cristal de carbono nuevo y diferente que incluye un solo grafema de un átomo de espesor, conocido como grafema. Así como las diversas formas de fullerenos. Los fullerenos son átomos de carbono de todo tipo de moléculas grandes, incluidas bolas huecas, bolas ovaladas y tubos. Todos estos materiales tienen un rendimiento mágico: son mejores que el cobre, la conductividad de la resistencia es más alta que el acero y la proporción de más pequeño que el aluminio.

grafema

El grafito es uno de los minerales más blandos que se encontró en el siglo XV. Los británicos se fabricarán a partir de polvo de grafito mezclado con arcilla en un "lápiz" de viento de madera, y se utilizarán hoy.

No fue hasta 1779 que los científicos supieron que el grafito es un tipo de carbono elemental.

El grafito es una estructura en capas, los átomos de carbono están dispuestos en la capa de corte en seis celosías cuadradas. Cada átomo de carbono en tres enlaces covalentes con otros átomos de carbono (figura 1), por lo que cada átomo de carbono de los cuatro electrones externos tiene un excedente electrónico, se convierte en electrones libres, puede estar en las actividades de pares. En una reacción molecular relativamente débil entre laminillas combinadas, puede deslizarse relativamente. Por lo tanto, la buena conductividad eléctrica y la dureza del grafito son muy bajas.

El grafema es una capa de grafito, es un plano perfecto, el grosor es del tamaño de un átomo de carbono. En este plano, seis átomos de carbono están dispuestos en una red cuadrada (figura 1), dos átomos de carbono adyacentes a una distancia del núcleo de 0,14 nm.

2010 el premio Nobel de física: ¿que es un grafema?

Debido a que cada átomo de carbono de los cuatro electrones externos de tres se fija por enlace covalente, los restantes se convierten en electrones libres, por lo que el grafema en su plano bidimensional dirección de conductividad eléctrica.

El grafema es la fuerza del material más alto conocido por el hombre, su resistencia a la tracción del acero más de 200 veces.

fullereno

Un fullereno es la bola hueca, la bola ovalada de átomos de carbono o los tubos.

El fullerenos de carbono más común es el 60 (C60), también conocido como bolas bucky, consta de 60 átomos de carbono que están dispuestos en forma hexagonal y pentágono, constituyen, miradas es una "pelota de fútbol" (figura 2). espacio, también encontrado recientemente en el hollín.

2010 el premio Nobel de física: ¿que es un grafema?

Fullerene C60, no solo tiene muchas versiones mucho más grandes como C70, C84 ¡incluso C540!

Las personas encontraron que las moléculas de fullereno globulares o la estructura de la jaula se han abierto hacia la superficie exterior, y el interior está vacío, es posible introducir otras sustancias dentro de la esfera, esto puede cambiar significativamente las propiedades físicas y químicas de las moléculas de fullereno.

Como ciertos medicamentos en C60, dentro de una cavidad de esfera se convierte en un medicamento de liberación lenta en todas las partes del cuerpo. C60 para combatir el VIH / SIDA trajo un rayo de luz, la estructura de enlace químico en forma de balón de fútbol C60, puede combinarse rápidamente con el VIH virus, reducir la toxina y detener la propagación del virus del VIH, lo que promoverá que las empresas farmacéuticas biotecnológicas desarrollen nuevos medicamentos con carbono 60. Los químicos han intentado que estos materiales aislantes en todo tipo de metales, tengan superconductividad, los científicos predicen una posible superconductividad del C540 a temperatura ambiente. Los fullerenos en dispositivos nanoelectrónicos moleculares individuales tienen una amplia perspectiva de aplicación

Nanotubos de carbon

Los nanotubos de carbono son una forma tubular de fullerenos, también se pueden ver como un trozo de tubo sin costura enrollado con grafema (figura 3).

2010 el premio Nobel de física: ¿que es un grafema?

Unos nano tubos de carbono son conocidos por el hombre de una de la resistencia y rigidez de los más altos.

Solo nanotubos de carbono conductores unidimensionales, por lo que se conocen como cables moleculares.

Generalmente compuesto por varios nanotubos de carbono producidos reales hasta docenas de nanotubos de carbono de pared simple coaxiales, diámetro de cero unos pocos nanómetros a decenas de nanómetros, longitud de varios milímetros (figura 4).

Tanto los nanotubos de carbono de una sola capa como los de múltiples capas, la parte delantera y trasera son hemisféricas similares, la estructura es básicamente similar a la mitad de C60, hace que los tubos completos se conviertan en una estructura cerrada. Por lo tanto, nano tubos de carbono y elemento de carbono con diferentes miembros de la familia de cristales.

2010 el premio Nobel de física: ¿que es un grafema?

Solo un tercio del acero, la proporción de nano tubos de carbono y la resistencia a la tracción del acero se pueden lograr más de 100 veces, la capacidad conductora del cobre es más de 1000 veces y las propiedades tanto de la naturaleza del metal como del semiconductor son un amplia gama de aplicaciones.

El uso de nano tubos de carbono se puede convertir en material de fibra de carbono de alta resistencia y material compuesto, su resistencia para el acero 100 veces, el peso es solo 1/6 del acero, conocido por los científicos como el futuro de la súper fibra;

En el espacio, el uso de nano tubos de carbono hechos con cable de remolque satelital, no solo puede suministrar energía para el satélite, también puede ser resistente a altas temperaturas y no quemarse;

El uso de relleno de metal de nano tubos de carbono, y luego dejó caer la corrosión de la capa de carbono, puede ser un rendimiento conductor es muy bueno los cables de nanoescala;

El uso de nanotubos de carbono es como baterías de iones de litio. El material positivo y negativo se puede ampliar. La duración de la batería, mejora la carga de la batería y el rendimiento de descarga;

El uso de nano tubos de carbono como excelente brillo, fiebre, lanzamiento de la electrónica a tiempo de la fuente de luz y, como pantalla plana, hizo posible colgar la televisión;

En la industria de la electrónica, con transistores de nanotubos de carbono, el volumen es solo aproximadamente 1/10 del semiconductor, un dispositivo electrónico molecular a base de carbono para reemplazar un chip de computadora, desencadenará una nueva revolución de las computadoras, 20-30 años para la velocidad operativa. y la capacidad de almacenamiento podría desarrollarse cientos de miles de veces más que la de las computadoras cuánticas existentes;

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