Ni 2010 Geim ati Novoselov gba Ebun Nobel ninu fisiksi fun iṣẹ wọn lori graphene.Aami eye yii ti fi ipa nla silẹ lori ọpọlọpọ eniyan.Lẹhinna, kii ṣe gbogbo ohun elo idanwo Nobel Prize jẹ eyiti o wọpọ bi teepu alemora, ati pe kii ṣe gbogbo ohun elo iwadii jẹ idan ati rọrun lati ni oye bi graphene “kristal onisẹpo meji”.Iṣẹ naa ni ọdun 2004 ni a le fun ni ni ọdun 2010, eyiti o ṣọwọn ninu igbasilẹ ti ẹbun Nobel ni awọn ọdun aipẹ.
Graphene jẹ iru nkan ti o ni Layer ẹyọkan ti awọn ọta erogba ti a ṣeto ni pẹkipẹki sinu afara oyin onisẹpo meji ti ọlẹ onigun mẹrin.Bi diamond, graphite, fullerene, carbon nanotubes ati erogba amorphous, o jẹ nkan (nkan ti o rọrun) ti o ni awọn eroja erogba.Gẹgẹbi a ṣe han ninu nọmba ti o wa ni isalẹ, awọn fullerenes ati awọn nanotubes erogba ni a le rii bi a ti yiyi ni diẹ ninu awọn ọna lati inu ipele kan ti graphene, eyiti o jẹ tolera nipasẹ ọpọlọpọ awọn ipele ti graphene.Iwadi imọ-jinlẹ lori lilo graphene lati ṣapejuwe awọn ohun-ini ti ọpọlọpọ awọn nkan ti o rọrun erogba (graphite, carbon nanotubes ati graphene) ti pẹ fun ọdun 60, ṣugbọn gbogbogbo gbagbọ pe iru awọn ohun elo onisẹpo meji ni o ṣoro lati wa ni iduroṣinṣin nikan, so sobusitireti onisẹpo mẹta nikan tabi awọn nkan inu bi lẹẹdi.Kii ṣe titi di ọdun 2004 ti Andre Geim ati ọmọ ile-iwe rẹ Konstantin Novoselov yọ ẹyọ kan ti graphene kuro ninu graphite nipasẹ awọn idanwo ti iwadii lori graphene ṣe aṣeyọri idagbasoke tuntun.
Mejeeji fullerene (osi) ati erogba nanotube (arin) ni a le gba bi a ti yiyi soke nipasẹ kan nikan Layer ti graphene ni diẹ ninu awọn ọna, nigba ti lẹẹdi (ọtun) ti wa ni tolera nipa ọpọ fẹlẹfẹlẹ ti graphene nipasẹ awọn asopọ ti van der Waals agbara.
Ni ode oni, graphene le gba ni ọpọlọpọ awọn ọna, ati awọn ọna oriṣiriṣi ni awọn anfani ati alailanfani tiwọn.Geim ati Novoselov gba graphene ni ọna ti o rọrun.Lilo teepu sihin ti o wa ni awọn fifuyẹ, wọn bọ graphene, dì graphite kan pẹlu Layer kan ṣoṣo ti awọn ọta erogba nipọn, lati apakan ti graphite pyrolytic ti o ni aṣẹ giga.Eleyi jẹ rọrun, ṣugbọn awọn controllability ni ko bẹ ti o dara, ati graphene pẹlu kan iwọn ti kere ju 100 microns (idamẹwa ti a millimeter) le nikan wa ni gba, eyi ti o le ṣee lo fun adanwo, sugbon o jẹ soro lati ṣee lo fun ilowo. awọn ohun elo.Iṣagbejade orule kemikali le dagba awọn ayẹwo graphene pẹlu iwọn awọn mewa ti centimeters lori ilẹ irin.Botilẹjẹpe agbegbe pẹlu iṣalaye deede jẹ 100 microns [3,4] nikan, o ti dara fun awọn iwulo iṣelọpọ ti diẹ ninu awọn ohun elo.Ọna miiran ti o wọpọ ni lati gbona ohun alumọni carbide (SIC) gara si diẹ sii ju 1100 ℃ ni igbale, ki awọn ọta ohun alumọni ti o wa nitosi dada yọ, ati awọn ọta erogba ti o ku ti wa ni atunto, eyiti o tun le gba awọn ayẹwo graphene pẹlu awọn ohun-ini to dara.
Graphene jẹ ohun elo tuntun pẹlu awọn ohun-ini alailẹgbẹ: iṣiṣẹ eletiriki rẹ dara julọ bi bàbà, ati iṣiṣẹ igbona rẹ dara julọ ju eyikeyi ohun elo ti a mọ lọ.O jẹ sihin pupọ.Nikan apakan kekere (2.3%) ti isẹlẹ inaro ti o han ina yoo gba nipasẹ graphene, ati pupọ julọ ina yoo kọja.O jẹ ipon pe paapaa awọn ọta helium (awọn ohun elo gaasi ti o kere julọ) ko le kọja.Awọn ohun-ini idan wọnyi kii ṣe jogun taara lati graphite, ṣugbọn lati awọn ẹrọ ṣiṣe kuatomu.Itanna alailẹgbẹ rẹ ati awọn ohun-ini opiti pinnu pe o ni awọn ireti ohun elo gbooro.
Botilẹjẹpe graphene ti han nikan fun o kere ju ọdun mẹwa, o ti ṣafihan ọpọlọpọ awọn ohun elo imọ-ẹrọ, eyiti o ṣọwọn pupọ ni awọn aaye ti fisiksi ati imọ-jinlẹ ohun elo.Yoo gba diẹ sii ju ọdun mẹwa tabi paapaa awọn ọdun mẹwa fun awọn ohun elo gbogbogbo lati gbe lati ile-iyẹwu si igbesi aye gidi.Kini iwulo graphene?Jẹ́ ká wo àpẹẹrẹ méjì.
Asọ sihin elekiturodu
Ninu ọpọlọpọ awọn ohun elo itanna, awọn ohun elo itọka sihin nilo lati lo bi awọn amọna.Awọn iṣọ itanna, awọn iṣiro, awọn tẹlifisiọnu, awọn ifihan gara omi, awọn iboju ifọwọkan, awọn panẹli oorun ati ọpọlọpọ awọn ẹrọ miiran ko le lọ kuro ni aye ti awọn amọna sihin.Elekiturodu sihin ti aṣa nlo indium tin oxide (ITO).Nitori idiyele giga ati ipese to lopin ti indium, ohun elo jẹ brittle ati aini irọrun, ati pe elekiturodu nilo lati wa ni ifipamọ ni agbedemeji igbale ti igbale, ati pe idiyele naa ga ga julọ.Fun igba pipẹ, awọn onimo ijinlẹ sayensi ti n gbiyanju lati wa aropo rẹ.Ni afikun si awọn ibeere ti akoyawo, ifarapa ti o dara ati igbaradi irọrun, ti irọrun ti ohun elo funrararẹ dara, yoo dara fun ṣiṣe “iwe itanna” tabi awọn ẹrọ ifihan foldable miiran.Nitorina, irọrun tun jẹ abala pataki kan.Graphene jẹ iru ohun elo kan, eyiti o dara pupọ fun awọn amọna amọna.
Awọn oniwadi lati Samusongi ati Ile-ẹkọ giga Chengjunguan ni South Korea gba graphene pẹlu gigun diagonal ti 30 inches nipasẹ isunmọ oru kemikali ati gbe lọ si fiimu 188 micron nipọn polyethylene terephthalate (PET) lati ṣe agbejade iboju ifọwọkan ti o da lori graphene [4].Gẹgẹbi o ti han ninu aworan ti o wa ni isalẹ, graphene ti o dagba lori bankanje bàbà ni akọkọ ti sopọ pẹlu teepu yiyọ gbona (apakan sihin buluu), lẹhinna bankanje bàbà ti tuka nipasẹ ọna kemikali, ati nikẹhin a gbe graphene si fiimu PET nipasẹ alapapo. .
Ohun elo ifasilẹ fọtoelectric titun
Graphene ni awọn ohun-ini opitika alailẹgbẹ pupọ.Botilẹjẹpe ipele kan ṣoṣo ti awọn ọta wa, o le fa 2.3% ti ina ti njade ni gbogbo iwọn gigun lati ina ti o han si infurarẹẹdi.Nọmba yii ko ni nkankan lati ṣe pẹlu awọn paramita ohun elo miiran ti graphene ati pe o jẹ ipinnu nipasẹ kuatomu electrodynamics [6].Imọlẹ ti o gba yoo yorisi iran ti awọn gbigbe (awọn elekitironi ati awọn ihò).Iran ati gbigbe ti awọn gbigbe ni graphene yatọ pupọ si awọn ti o wa ni awọn semikondokito ibile.Eyi jẹ ki graphene dara pupọ fun ohun elo ifasilẹ fọtoelectric ultrafast.A ṣe iṣiro pe iru ẹrọ ifasilẹ fọtoelectric le ṣiṣẹ ni igbohunsafẹfẹ 500ghz.Ti o ba ti lo fun ifihan ifihan agbara, o le atagba 500 bilionu odo tabi eyi fun keji, ki o si pari awọn gbigbe ti awọn akoonu ti meji Blu ray mọto ni ọkan iṣẹju.
Awọn amoye lati Ile-iṣẹ Iwadi IBM Thomas J. Watson ni Orilẹ Amẹrika ti lo graphene lati ṣe awọn ẹrọ ifasilẹ fọtoelectric ti o le ṣiṣẹ ni igbohunsafẹfẹ 10GHz [8].Ni akọkọ, awọn flakes graphene ti pese sile lori sobusitireti ohun alumọni ti o bo pẹlu 300 nm silica nipọn nipasẹ “ọna yiya teepu”, ati lẹhinna goolu palladium tabi awọn amọna goolu titanium pẹlu aarin ti 1 micron ati iwọn ti 250 nm ni a ṣe lori rẹ.Ni ọna yii, ẹrọ ifasilẹ fọtoelectric ti o da lori graphene ti gba.
Aworan atọka ti ohun elo ifasilẹ fọtoelectric graphene ati awọn fọto maikirosikopu elekitironi (SEM) ti awọn ayẹwo gangan.Laini kukuru dudu ni eeya naa ni ibamu si 5 microns, ati aaye laarin awọn ila irin jẹ micron kan.
Nipasẹ awọn adanwo, awọn oniwadi ri pe irin graphene irin irin be photoelectric induction ẹrọ le de ọdọ igbohunsafẹfẹ iṣẹ ti 16ghz ni pupọ julọ, ati pe o le ṣiṣẹ ni iyara giga ni iwọn gigun lati 300 nm (nitosi ultraviolet) si 6 microns (infurarẹẹdi), lakoko tube fifa irọbi fọtoelectric ibile ko le dahun si ina infurarẹẹdi pẹlu gigun gigun to gun.Igbohunsafẹfẹ ṣiṣẹ ti ohun elo ifasilẹ fọtoelectric graphene tun ni yara nla fun ilọsiwaju.Išẹ ti o ga julọ jẹ ki o ni ọpọlọpọ awọn ireti ohun elo, pẹlu ibaraẹnisọrọ, iṣakoso latọna jijin ati ibojuwo ayika.
Gẹgẹbi ohun elo tuntun pẹlu awọn ohun-ini alailẹgbẹ, iwadii lori ohun elo ti graphene n farahan ni ọkan lẹhin ekeji.O ti wa ni soro fun a mẹnu kan wọn nibi.Ni ojo iwaju, awọn tubes ipa aaye le wa ti graphene, awọn iyipada molikula ti graphene ati awọn aṣawari molikula ti graphene ni igbesi aye ojoojumọ…
A le nireti pe nọmba nla ti awọn ọja itanna nipa lilo graphene yoo han ni ọjọ iwaju nitosi.Ronú nípa bí yóò ṣe fani lọ́kàn mọ́ra tó tí àwọn fóònù alágbèéká wa àti ìwé nẹtiwọ́ẹ̀tì bá lè yí padà, di etí wa, tí a kó sínú àpò wa, tàbí kí a fi ọ̀wọ́ wa ká nígbà tí a kò bá lò ó!
Akoko ifiweranṣẹ: Mar-09-2022