Graphene: 물리학에서 응용에

Kostya S. Novoselov물리학 & 천문학맨처스터의 대학의 학교 박사
대응 저자: kostya@manchester.ac.uk

Graphene - 6각형 격자에서 배열되는 탄소 원자의 1개의 층 -는 탄소 동소체의 계열에 있는 가장 새로운 일원입니다. 고립된 graphene가 2004년에서만 처음으로 보고되었더라도1, 이 년에 보인 진전은 거대하, 맞게 "경이 물자이라고" 새로 녹음되었습니다.

graphene에 관하여 흥분의 3개의 중요한 지역이 있습니다. 첫째로, 아주 실존이 낮 차원 시스템의 열역학 안정성에 관하여 우리의 이해를 향상하는 2차원 원자 결정의 첫번째 보기입니다. 이차적으로, graphene의 전자 속성은 아주 특유합니다: 선형 분산 관계가 graphene에 있는 전자에 의하여 (다만 광양자 같이) 순종해, 따라서 무질량 상대적인 입자를 흉내내2. 그리고 마지막으로 중요한 것은, graphene의 많은 속성은 그밖 물자 전부에서 그들보다 우량합니다, 그래서 그것은 아주 유혹합니다 전자공학에서 복합 재료에 구역 수색하는 다양한 응용에서 그것을 사용하기 위하여.

역사적으로, 주의의 대부분을 모은 전자 속성입니다. 그것의 전자 속성의 대부분을 제어하는 graphene에 있는 전자는 무질량 상대적인 입자 같이 작동합니다. 그 같은 예외적 분산 관계의 장관 결과의 아마 하나는 지방화 반 정수 양자 홀효과 그리고 결핍의 관측입니다2. 나중에 일지도 모릅니다 전계효과 트랜지스터를 위해 아주 중요할 것이 graphene 기지를 둔.

일반적으로 graphene의 결정은에 지방화와 Fermi 높은 각측정속도 결핍 함께, 전하 운반체의 아주 높은 기동성 및 탄도 정권에 있는 짧은 경과시간을 지키는 몇몇 결점 (매우 강한 탄소 탄소 유대의 결과) 아주 준비될 수 있었습니다. 고주파 트랜지스터의 첫번째 시제품은 최근에 설명된 아주 격려하여 특성 개발되고3.

또한 특유합니다 graphene의 광학적 성질은. graphene가 빛의 2.3% - 궁극적으로 얇다는 것은 물자를 위한4 확실히 꽤 크다는 것은 조각을 흡수한다는 것은 측정되었습니다. 훨씬 활발한 무엇이 이 수가 기본적인 불변의 것의 조합에 의해 유일하게 주어지다 는 사실입니다4: πα (π=e/hc≈1/137는2 미세 구조 상수입니다). 그것을 집에서 하고십시오, 1/137에 의하여 3.14를… 곱하거든 무언가를 0.023에 가까울 것이 얻을 것입니다.

투명한 전도성 코팅을 위한 이상적인 후보자가 높은 전도도 (진한 액체로 처리한 graphene의 장 저항은 10 옴 처럼 낮을 수 있습니다) 및 저조도 흡착의 그 같은 조합에 의하여 이 물자에게 합니다. 응용의 이 모형을 위한 Graphene 이용은 graphene 기지를 둔 액정 및 태양 전지를 구성해서5 최근에 설명되었습니다6.

게다가, graphene 대량 생산의 일반적인 문제점은 이들을 위해 (최근까지는 단지 연구 규모 graphene 계속 견본은 유효합니다) 비발한 기술의 소개를 가진 응용의 종류 해결되었습니다: 마이크로미터 규모 graphene 조각의 큰 부위 박막은 흑연의 화학 벗겨짐에 의해 생성할 수 있습니다5.

그것은 아주 유혹합니다 응용을 위해 graphene의 유일한 속성을 이용하기 위하여. 이미 언급한 보기는 거의 graphene 사용으로부터 혜택을 받을 기술의 명부를 소모하지 않습니다 조차. TEM에 있는 생물 객체를 위한 복합 재료 및 광검출기, 지원 및 초고속 레이저를 위한 최빈값 로커 - 그들과 더욱 많은 지역은 graphene 사용에서 강하게 얻을 것입니다 모든.

문제점은, 그러나, 항상 이 물자의 대량 생산이었습니다. 맨처음 실험부터1, 많은 연구원을 위한 graphene 생산을 위한 선택의 기술은 바로 naïve "스카치 테이프 방법" -1,2 접착 테이프를 가진 대량 흑연에서 graphene 단층의 간단한 껍질을 벗김이었습니다. 그러나, 확실하게 보이는 최근 달 graphene 종합을 위한 대량 생산 기술의 발달에 있는 극적인 진도이라고. 전술하는 화학 벗겨짐에서 켜쌓기 자람에 구역 수색해서 (검토를 위해 보십시오7), 이 기술은 저희에게 곧 우리가 이 활발한 2차원 물자에 근거를 둔 제품을 볼 현실적 희망을 줍니다.


참고

1. Novoselov, K.S., Geim, A.K., Morozov, S.V., 장, D., 장, Y., Dubonos, S.V., Grigorieva, I.V. & Firsov 의 A.A. "원자로에 있는 전기장 효력 탄소 필름" 과학 306, 666-669는 엷게 합니다 (2004년).
2. Geim, A.K. & Novoselov, K.S. "Graphene의 상승" 성격 Mater. 6, 183-191 (2007년).
3. Yu Ming 린, Keith A. Jenkins, Alberto Valdes Garcia, Joshua P. Small, Damon B. Farmer & Phaedon Avouris, "기가헤르쯔 주파수" Nano Lett에 Graphene 트랜지스터의 작동., 9 (1), 422-426 (2009년).
4. R.R. Nair, P. 블래이크, A.N. Grigorenko, K.S. Novoselov, T.J. Booth, T. Stauber, N.M.R. Peres, & A.K. Geim "미세 구조 상수 Graphene의 시각적인 투명도를" 과학 320 1308년은 정의합니다 (2008년).
5. 피터 블래이크, 폴 D. Brimicombe, Rahul R. Nair, Tim J. Booth, Da 장, Fred Schedin, Leonid A. Ponomarenko, Sergey V. Morozov, 헬레네 F. Gleeson, Ernie W. Hill, Andre K. Geim, & Kostya S. Novoselov "액정 장치" Nano 편지는 8(6) 1704년 - 1708년 Graphene 기지를 두었습니다 (2008년).
6. X. 왕, L. Zhi, & K. Mullen, "염료 민감하게 한 태양 전지를 위한 투명한, 전도성 graphene 전극" Nano 편지 8(1), 323-327 (2008년)
7. A.K. Geim "Graphene: 상태와 장래성" 과학 324 1530-1534년 (2009년).

, 저작권 AZoNano.com Kostya Novoselov (맨처스터의 대학) 박사

Date Added: Nov 29, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:23

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