Графен (48)

Графен — плоский слой sp2-гибридных атомов углерода толщиной в один атом, образующих гексагональную решетку; двумерная форма углерода.

Графен можно представить как одну атомарную плоскость графита, отделенную от объемного кристалла — плоскую сетку из шестиугольников, в вершинах которой находятся атомы углерода. Каждый из них имеет три соседа, на образование связей с которыми уходят три из четырех валентных электронов углерода. Четвертый электрон участвует в образовании системы графенового листа, определяющей его электронные свойства.

Ранее считалось, что двумерные структуры не могут существовать в свободном состоянии вследствие высокой поверхностной энергии и должны превращаться в трехмерные, хотя и могут быть стабилизированы в результате нанесения на подложку. До 2004 г. получить их экспериментально не удавалось. Недавние же исследования показали, что существует целый класс двумерных кристаллов различного химического состава. Сам графен удалось получить из графита именно с помощью стабилизации монослоев подложками. Благодаря слабому связыванию между графитовыми слоями удалось последовательно расщепить графит на все более тонкие слои с помощью липкой ленты, а затем, растворив ее, перенести графеновые фрагменты на кремниевую подложку. За эту работу А. К. Гейму и К. С. Новоселову в 2010 г. была присуждена Нобелевская премия. Среди других способов можно выделить: основанные на эпитаксиальном росте при термическом разложении карбида кремния, на эпитаксиальном росте на металлических поверхностях, а также на химическом раскрытии нанотрубок.

Полный материал...

Интерес к графену основывается на его электронных свойствах. Так, в нем реализуется баллистический (т. е. практически без рассеяния) транспорт электронов, на характеристики которого подложка и окружающая среда влияют весьма слабо. Особенности зонной структуры графена обуславливают существование электронов и дырок с нулевой эффективной массой, которые проявляют квазирелятивистское поведение, описываемое уравнением Дирака. При этом графен проявляет аномальный квантовый эффект Холла, наблюдаемый даже при комнатной температуре. Исследования показывают, что графен также является перспективным материалом для спинтроники.

Свойства графена могут варьироваться под действием химической модификации. Наиболее реакционноспособными являются края графеновых фрагментов, однако можно добиться и полной или частичной функционализации всего фрагмента. Например, графен может быть гидрирован до графана.

Среди уже реализованных всего за несколько лет прототипов перспективных устройств на основе графена можно упомянуть полевые транзисторы с баллистическим транспортом при комнатной температуре, газовые сенсоры с экстремальной чувствительностью, графеновый одноэлектронный транзистор, жидкокристаллические дисплеи и солнечные батареи с графеном в качестве прозрачного проводящего слоя, спиновый транзистор и многие другие.

 

Новости (46)

Российский электромобиль «Монарх» сможет заряжаться за 3 минуты - 7 июня 2019

Ученые заставили капли воды "бегать" по поверхности графена почти со скоростью гоночного автомобиля - 30 мая 2019

В МИФИ создали экологически чистые наночастицы графена для медицинского использования - 28 мая 2019

Первое устройство на базе графена появится на рынке «в ближайшие два месяца» - 15 марта 2019

Китайские инженеры изучают возможности использования графена для освоения дальнего космоса - 28 февраля 2019

Ученые создали из графена самовосстанавливающееся антикоррозийное покрытие - 1 февраля 2019

Ученые ГНЦ РФ – ФЭИ получили награды за научное открытие в области фундаментальной физики - 25 декабря 2018

Учёные намереваются сделать графен полноценным сверхпроводником - 12 ноября 2018

Почти весь графен, предлагающийся на коммерческом рынке, оказался подделкой - 11 октября 2018

Из графена случайно создали материал, появление которого предсказали в 1930-х годах - 26 сентября 2018

Ученые нашли способ структурно усилить графен в два раза - 15 августа 2018

Продолжаются поиски сверхпроводников, работающих при комнатной температуре - 21 мая 2018

Разработана технология, подходящая для производства листов графена в промышленных масштабах - 7 мая 2018

Физики научились управлять электронными свойствами графена - 16 апреля 2018

На основе графена создан "изолятор-сверхпроводник" - 6 марта 2018

Графеновые наноленты станут проводниками цепей молекулярной электроники - 27 февраля 2018

Создан графеновый фильтр, способный очистить даже морскую воду - 21 февраля 2018

Создан источник сверхкоротких лазерных импульсов на основе графена - 16 февраля 2018

Создан новый тип источников света, основой которых являются отдельные графеновые наноленты - 22 января 2018

Создана батарея на основе графена, заряжающаяся за 5 секунд - 9 января 2018

Страницы