Graphene: От Физики к Применениям

Др. Kostya S. Novoselov, Школа Физики & Астрономии, Университета Манчестера
Соответствуя автор: kostya@manchester.ac.uk

Graphene - один слой атомов углерода аранжированных в шестиугольной решетке - самый новый член в семействе аллотропов углерода. Хотя изолированное graphene было сообщено для the first time только в 20041, прогресс он сделал над этими летами преогромн, и оно правильно было «материалу интереса».

3 главных зоны ободрения о graphene. Во Первых, первый пример плоского атомного кристалла, которому очень существование улучшает наше вникание о термодинамической стабилности низк-габаритных систем. Secondly, электронные свойства graphene очень специфически: электроны в graphene повинуются линейному отношению рассеивания (как раз как фотоны), таким образом передразнивающ massless релятивистские частицы2. И последнее но не самое меньший, много свойств graphene главны к последнв всех других материалах, поэтому оно очень уговаривает использовать его в разнообразие применениях, колебаясь от электроники к композиционным материалам.

Исторически, электронные свойства которые привлекли большое часть из внимания. Электроны в graphene поступают как massless релятивистские частицы, которое управляет большим частью из своих электронных свойств. Вероятно одно из самых эффектных последствий такого необыкновенного отношения рассеивания замечание Эффекта Холла Кванта полуцелого числа и отсутствия локализации2. Последне могло быть очень важно для graphene-основанных транзисторов влияния поля.

Вообще кристаллы graphene смогли быть подготовлены с очень немногими дефектами (последствием ультра сильных карбоцепных связей), которые, совместно с отсутствием локализации и высокой скорости Ферми обеспечивают очень высокую удобоподвижность переносов ионов и короткий период времени полета в баллистический режим. Первые прототипы высокочастотных транзисторов недавно были начаты и продемонстрированные очень ободряющие характеристики3.

Также специфически свойства graphene оптически. Было измерено что graphene поглощает 2,3% из света4 - довольно sizable часть для в конечном счете тонкого материала. Что даже более exciting факт что этот номер дается единственно константами сочетание из основными4: πα (π=e/hc≈1/1372 постоянная тонкой структуры). Сделайте его на дому, умножьте 3,14… 1/137 и вы получите что-то близко к 0,023.

Такая проводимость сочетание из высокая (сопротивление листа данного допинг graphene может быть как низко как 10 Омов) и адсорбция нижнего света делают этим материалом идеально выбранный для прозрачного электропроводящего покрытия. Использование Graphene для этого типа применений недавно было продемонстрировано путем строить graphene-основанные жидкостный кристалл5 и фотоэлементы6.

Furthermore, общий вопрос массового производства graphene (до тех пор пока недавно только образцы graphene исследовани-размера не будут доступны) был разрешен для этих вид применений с введением романного метода: фильмы обширного района тонкие хлопьев graphene микрометр-размера могут быть произведены химическим отслаиванием графита5.

Он очень уговаривает использовать уникально свойства graphene для применений. Уже упомянутые примеры даже почти не выматывают список технологий которые и извлекали пользу используя graphene. Композиционные материалы и фотодетекторы, поддержка для био-предметов в TEM и режим-локеры для ultrafast лазеров - всех те и еще многие областей приобрели бы сильно от использования graphene.

Вопрос, однако, было всегда массовым производством этого материала. С очень первых экспериментов1, метод выбора для продукции graphene для много исследователей было очень naïve «шелушением метода Шотландский-Ленты1,2 » - простым монослоев graphene от навального графита с клейкой лентой. Однако, недавние месяцы увиденные драматическому прогрессу в развитии поистине методов массового производства для синтеза graphene. Колебающся от вышесказанного химического отслаивания к эпитаксиальному росту (для просмотрения см.7), эти методы дают нам реалистическое упование что скоро мы увидим продукты основанные на этом exciting плоском материале.


Справка

1. Novoselov, K.S., Geim, K.A., Morozov, S.V., Jiang, D., Zhang, Y., Dubonos, S.V., Grigorieva, I.V. & Firsov, Наука 306 Фильмы Углерода A.A. «Влияние Электрического Поля в Атомно Утончают», 666-669 (2004).
2. Geim, K.A. & Novoselov, K.S. «Подъем Природа Mater Graphene». 6, 183-191 (2007).
3. Yu-Ming Lin, Кейт A. Jenkins, Альберто Valdes-Garcia, Иешуа P. Мал, Damon B. Хуторянин & Phaedon Avouris, «Деятельность Транзисторов Graphene на Частотах» Nano Lett Гигагерца., 9 (1), 422-426 (2009).
4. R.R. Nair, P. Блейк, A.N. Grigorenko, K.S. Novoselov, T.J. Будочка, T. Stauber, N.M.R. Peres, & Наука 320 A.K. Geim «Постоянная Тонкой Структуры Определяют Визуально Транспарант Graphene», 1308 (2008).
5. Питер Блейк, Паыль D. Brimicombe, Rahul R. Nair, Тим J. Будочка, Da Jiang, Фред Schedin, Leonid A. Ponomarenko, Sergey V. Morozov, Хелен F. Gleeson, Ernie W. Холм, Andre K. Geim, & Письма Прибор Kostya S. Novoselov «Graphene-Основало Жидкостного Кристл» Nano 8(6) 1704 до 1708 (2008).
6. X. Wang, L. Zhi, & K. Mullen, «Прозрачные, проводные электроды graphene для Письма краск-сенсибилизированных фотоэлементов» Nano 8(1), 323-327 (2008)
7. A.K. Geim «Graphene: Наука 324 Состояния и Перспективностей», 1530-1534 (2009).

Авторское Право AZoNano.com, Др. Kostya Novoselov (Университет Манчестера)

Date Added: Nov 29, 2009 | Updated: Aug 6, 2014

Last Update: 6. August 2014 08:01

Comments
  1. borrowtest teja borrowtest teja United Kingdom says:

    Excellent primer. For an understanding of applications of graphene inks see thishttp://www.slideshare.net/VishnuChundi/feasibility-of-graphene-inks-in-printed-electronics-v5

The opinions expressed here are the views of the writer and do not necessarily reflect the views and opinions of AZoNano.com.
Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit