Графен (96)

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 (94)

Появился новый сверхпроводник на основе графена - 3 февраля 2023

Молодые ученые НИЯУ МИФИ выиграли премию Правительства Москвы 2022 года за работы по созданию учебного токамака и изучению свойств графена - 30 января 2023

Томский политех разработал уникальный катализатор для экологичного метода получения водорода - 24 января 2023

Физики СПбГУ повысили эффективность суперконденсаторов за счет углеродных нанотрубок и оксидов переходных металлов - 24 января 2023

В НИЯУ МИФИ придумали новые материалы на основе графена и борофена - 23 декабря 2022

Запатентован метод изготовления графеновых структур для массового производства гибкой прозрачной электроники - 28 ноября 2022

В США впервые синтезировали кристаллический образец графина - 2 сентября 2022

Специалисты АО «Гиредмет имени академика Н.П. Сажина» разработали новые сорбционные материалы для повышения качества питьевой воды - 19 июля 2022

Найден катализатор, сильно увеличивабющий эффективность водородных аккумуляторов - 12 июля 2022

Ученым удалось синтезировать материал, родственный графену, который существовал до этого только в теории - 30 мая 2022

Китайские ученые выполнили прорывные научные проекты по глубокой подземной разведке и экстракции урана из морской воды - 26 мая 2022

Создан уникальный квантовый датчик, способный одновременно измерять интенсивность, поляризацию и длину волны света - 26 мая 2022

"Каталитический конденсатор" позволяет придать распространенным и дешевым металлам каталитические свойства редких и дорогостоящих - 23 мая 2022

Использование самых быстрых логических элементов может увеличить быстродействие компьютеров в миллион раз - 18 мая 2022

Исследование графена приводит к важным выводам в исследовании свойств Вселенной и элементарных частиц - 17 мая 2022

Химики получили графин с помощью обратимой реакции метатезиса - 16 мая 2022

Российские учёные получили бездефектный кристалл графена из монооксида углерода при атмосферном давлении - 29 марта 2022

В Сколтехе предложили способ улучшения свойств графена с помощью лазерного излучения - 24 марта 2022

Ученые создали транзисторный затвор размером менее одного нанометра - 16 марта 2022

Ученые Курчатовского института работают над созданием новых производных графена - 14 марта 2022

Страницы