Графен (70)

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 (68)

Палладиево-иридиевые "наноконфеты" - инновационный метод хранения водородного топлива - 12 января 2022

Графен может заменить редкие материалы в сенсорных экранах - 12 января 2022

Крошечный наноразмерный "фонарик" позволил сделать первые цветные фотоснимки углеродных нанотрубок - 3 декабря 2021

Ученые работают над созданием экологичных натриево-ионных батарей - 9 сентября 2021

В Национальной лаборатории Беркли имени Лоуренса создан магнит толщиной в один атом - 2 сентября 2021

Открыт самый прочный и самый твердый аморфный материал на основе углерода - 30 августа 2021

В Курчатовском институте разработан новый материал для батарей электрокаров - 26 июля 2021

Цикл работ «Планарная туннельная электроника на основе графена» получил премию ОИЯИ - 20 июля 2021

В Курчатовском институте открыли новый класс сверхтонких магнитов - 2 июля 2021

Графеновое покрытие позволяет в 10 раз увеличить информационную емкость компьютерных носителей информации - 15 июня 2021

Открыта новая форма углерода, аналогичная графену - 2 июня 2021

Для нового поколения электромобилей разрабатывается более эффективная зарядная система - 17 мая 2021

Ученые МГУ и Курчатовского института совместно с коллегами из Швеции и Германии увеличили сорбционные свойства графена в 15 раз для улучшенной очистки воды от радионуклидов - 28 декабря 2020

Разработан новый метод синтеза графеновых нанополосок - 25 декабря 2020

Графен стал основой для создания самого маленького датчика магнитных полей - 30 сентября 2020

На основе атомов азота создан аналог графена - 16 июня 2020

Найден способ получения графена из отходов - 15 мая 2020

Использование графена позволило создать самый маленький в мире датчик-акселерометр - 30 сентября 2019

Деформированный графен демонстрирует невиданную ранее форму магнетизма - 27 августа 2019

Обнаружены новые уникальные свойства графена - 7 августа 2019

Страницы