Aplicación de grafeno

En la actualidad, la aplicación del grafeno se utiliza cada vez más en la sociedad contemporánea. Vale la pena aprender de la aplicación del grafeno. Ahora tenemos un conocimiento profundo de la aplicación del grafeno.

El grafeno (grafeno) es un material bidimensional compuesto por átomos de carbono con orbitales híbridos sp2, que es una película plana hexagonal con celosía en forma de panal. El grafeno ha sido considerado durante mucho tiempo como una estructura hipotética, estable en [1] solo, hasta 2004, el físico británico de la Universidad de Manchester Andre geim y konstantin carbon, en los experimentos aisló con éxito el grafeno del grafito y confirmó que puede existir solo, dos la gente también debido al "experimento pionero" en materiales de grafeno 2 d, Compartió el Premio Nobel de Física 2010.

El grafeno es actualmente el nanomaterial más delgado y duro del mundo [3]. Es casi completamente transparente y absorbe solo el 2,3% de la luz. El coeficiente de conductividad térmica es tan alto como 5300 w / m K, más alto que el de los nanotubos de carbono y el diamante, a temperatura ambiente la movilidad de electrones de más de 15000 cm2 / v. S, y más alto que los nanotubos de carbono o el cristal de silicio *, y el La tasa de resistencia es sólo de unos 10-6 Ω · cm, más baja que la del cobre o la plata, como la resistividad de los materiales más pequeños [1] del mundo. Debido a su resistividad extremadamente baja, los electrones viajan extremadamente rápido y, por lo tanto, se espera que se utilicen para desarrollar una nueva generación de componentes electrónicos o transistores que son más delgados y conducen la electricidad más rápido. Debido a que el grafeno es esencialmente un buen conductor transparente, también se puede usar para hacer pantallas táctiles transparentes, paneles de luz e incluso células solares.

Otra propiedad del grafeno es su capacidad para observar el efecto hall cuántico a temperatura ambiente.

La estructura del grafeno

El grafeno es una estructura de celosía de panal periódica bidimensional (2D) compuesta por un anillo de seis carbonos, que se puede deformar en fullereno con dimensión cero (0D), enrollar en nanotubos de carbono (CNT) unidimensionales (1D) o apilar en tres -grafito dimensional (3D). Por tanto, el grafeno es la unidad básica de los materiales de grafito. La unidad estructural básica del grafeno es el anillo de seis elementos de benceno más estable en materiales orgánicos, que es el nanomaterial bidimensional más ideal en la actualidad. La estructura ideal del grafeno es una red hexagonal plana, que puede verse como una capa de moléculas de grafito despojadas. Cada átomo de carbono tiene hibridación sp2 y aporta uno de los electrones restantes en el orbital p para formar un enlace PI grande. Los electrones PI pueden moverse libremente, lo que le da al grafeno una buena conductividad eléctrica. La estructura bidimensional del grafeno puede verse como el bloque de construcción básico para la formación de todos los materiales carbonosos híbridos sp2.

Propiedades ópticas del grafeno

Según la derivación teórica, el grafeno puede absorber \ PI \ alpha \ approx2.3% \, \! La luz blanca; El \ alpha \ \! Es la estructura fina constante. Se supone que una monocapa no tiene tanta opacidad, y las propiedades electrónicas únicas del grafeno monocapa crean esta increíble cantidad de opacidad. Debido a la estructura inusual de electrones de baja energía del grafeno, los electrones y las bandas cónicas de agujeros se encuentran en el punto de Dirac, lo que da como resultado este resultado. Los resultados fueron correctos y la opacidad del grafeno fue de 2.3 \ pm0.1% \, \! Es independiente de la longitud de onda de la onda luminosa. Sin embargo, debido a la baja precisión, este método no se puede utilizar para determinar los estándares de medición constante de estructura fina.

Recientemente, experimentos han demostrado que a temperatura ambiente, la brecha de energía del grafeno se puede ajustar de 0eV a 0.25eV (aproximadamente 5 micrones de longitud de onda) aplicando un voltaje a un transistor de efecto de campo de grafeno de doble capa con un electrodo de doble puerta. Aplicando un campo magnético externo, la respuesta óptica de los nanoribones de grafeno también se puede ajustar al dominio de frecuencia de terahercios [48].

Propiedades importantes del grafeno

Antes de que se descubriera el grafeno, la mayoría, si no todos, los físicos creían que las fluctuaciones termodinámicas no permitían que existiera ningún cristal bidimensional a temperaturas finitas. Así que su descubrimiento sacudió inmediatamente la física de la materia condensada. Aunque tanto el mundo teórico como el experimental creen que una estructura bidimensional perfecta no puede ser estable en un cero no absoluto, el grafeno monocapa se ha preparado experimentalmente. Estos pueden deberse a arrugas microscópicas en el grafeno a nanoescala.

El grafeno también exhibe un efecto hall cuántico de enteros anómalos. La conductancia de pasillo = 2e2 / h, 6e2 / h, 10e2 / h ... Es un múltiplo impar de la conductancia cuántica y se puede observar a temperatura ambiente. Este comportamiento ha sido interpretado por los científicos como "los electrones del grafeno obedecen a la mecánica cuántica relativista y no tienen masa estática". En 2007, tres artículos afirmaron que se observó un comportamiento del efecto hall cuántico fraccional en la unión pn o pnp del grafeno. Los teóricos físicos han explicado este fenómeno. En 2009, dos equipos estadounidenses observaron efectos de sala cuántica fraccionaria con una población de 1/3 en grafeno. El profesor heim ha escrito sobre el progreso y las perspectivas futuras de la investigación del grafeno.

En resumen, este artículo ha explicado la aplicación del grafeno, y creo que tiene una comprensión cada vez más profunda de la aplicación del grafeno. Espero que este artículo pueda ser de gran valor de referencia para todos los lectores.

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