Ing taun 2010, Geim lan Novoselov menang Bebungah Fisika Nobel kanggo pakaryane ing Graphene. Penghargaan iki wis dadi kesan jero ing akeh wong. Sawise kabeh, ora saben alat eksperimen Nobel Bebungah Adesif, lan ora saben obyek riset kaya magis lan gampang dingerteni minangka "graphene kristal loro-dimensi" Graphene. Pakaryan ing taun 2004 bisa dianugerahi ing taun 2010, sing arang banget ing cathetan hadiah Nobel ing taun-taun kepungkur.
Graphene minangka jinis bahan sing kasusun saka lapisan tunggal atom karbon kanthi rapet dadi madu hexagonal loro dimensi. Kaya berlian, grafit, fullerene, karbon karbon lan karbon amorf, iku bahan (bahan sing gampang) dumadi saka unsur karbon. Kaya sing ditampilake ing tokoh ing ngisor iki, fullerenes lan nanotub karbon bisa dideleng kaya-kaya ing lapisan graphene, sing ditumpuk dening akeh lapisan graphene. Penelitian teoritis babagan panggunaan graphene kanggo njlèntrèhaké sifat-sifat saka macem-macem bahan karbon (grafit, umume nanotub lan grapas) wis meh 60 taun, nanging umume dipercaya manawa bahan loro-taun iki angel banget, Mung dipasang ing permukaan substrat telung dimensi utawa zat kaya grafit. Ora nganti taun 2004 manawa Andre Geim lan siswa KonsTantin novoselov nyipta lapisan graphene saka grafen sing liwat eksperimen manawa riset ing Graphene entuk pembangunan anyar.
Loro-lorone fullerene (kiwa) lan karbon nanotube (tengah) bisa dianggep mung lapisan graphene ing sawetara lapisan graphene liwat sambungan pasukan waota van ders.
Saiki, Graphene bisa dipikolehi kanthi pirang-pirang cara, lan metode sing beda duwe kaluwihan dhewe lan kekurangan. Geim lan novoselov entuk graphene kanthi cara sing gampang. Nggunakake tape transparan sing kasedhiya ing pasar pasar, yaiku lembaran grafene mung siji lapisan atom karbon sing tebal, saka potongan graisitik tinggi. Iki trep, nanging Kontrol ora apik, lan graphene kanthi ukuran kurang saka 100 mikron (sepuluh milimeter) mung bisa dipikolehi, sing bisa digunakake kanggo eksperimen Aplikasi. Depepensi uap kimia bisa tuwuh conto graphene kanthi ukuran puluhan sentimeter ing permukaan logam. Sanajan wilayah kasebut kanthi orientasi sing konsisten mung 100 mikron [3,4], cocog kanggo kabutuhan produksi sawetara aplikasi. Cara umum liyane yaiku kanggo nggawe kristal silikon karbida (SIC) luwih saka 1100 ℃ ing vakum, saengga atom silikon cedhak karo permukaan sing nyiaya, lan atom karboh sing diowahi maneh, sing uga bisa entuk conto graphene kanthi properti sing apik.
Graphene minangka bahan anyar kanthi properti unik: konduktivitas listrik uga kaya tembaga, lan konduktivitas termal luwih apik tinimbang materi sing wis dingerteni. Iku transparan. Mung bagean cilik (2,3%) saka kedadeyan vertikal katon cahya bakal diserep dening graphene, lan umume cahya bakal ngliwati. Dadi kandhel banget, sanajan atom helium (molekul gas sing paling cilik) ora bisa ngliwati. Properti ajaib iki ora diwarisake langsung saka grafit, nanging saka mekanika kuantum. Sipat listrik lan optik sing unik nemtokake manawa duwe prospek aplikasi sing amba.
Sanajan Graphene wis mung tampil luwih saka sepuluh taun, wis nuduhake akeh aplikasi teknis, sing arang banget ing lapangan fisika lan ilmu bahan. Perlu luwih saka sepuluh taun utawa pirang-pirang dekade kanggo bahan umum kanggo pindhah saka laboratorium kanggo urip nyata. Apa panggunaan Graphene? Ayo goleki rong conto.
Elektroda transparan alus
Ing pirang-pirang peralatan listrik, bahan-bahan konflik transparan kudu digunakake minangka elektrods. Watches, Kalkulator, Televisi, Crystal Cairan, layar sentuhan, panel solar lan piranti liya ora bisa ninggalake eksisto elektrods. Elektral transparan tradisional nggunakake oxida timah indium (ITO). Amarga rega regane lan sistem indium winates, materi kasebut rapuh lan kurang fleksibilitas, lan elektroda kudu disimpen ing lapisan vakum tengah, lan biaya kasebut cukup dhuwur. Suwe-suwe, para ilmuwan wis nyoba golek penggantiane. Saliyane syarat transparansi, konduktivitas sing apik lan gampang, yen fleksibilitas materi dhewe apik, bisa uga cocog kanggo nggawe "kertas elektronik" utawa piranti tampilan lokal liyane. Mula, fleksibilitas uga aspek sing penting banget. Graphene minangka bahan kaya ngono, sing cocog banget kanggo elektrods transparan.
Peneliti saka Universitas Samsung lan Chengjunguan ing Korea Selatan entuk graphene kanthi dawane diagonal 30 inci kanthi film uapron sing dikelola (pet poliethelena sing dikembangke (pet polietheliten terbephana) kanggo ngasilake layar tutul adhedhasar Graphene [4]. Kaya sing ditampilake ing tokoh ing ngisor iki, Graphene thukul ing foil tembaga pisanan diikat karo tape strip termal (pungkasane graphene), lan pungkasane Graphe sing ditransfer menyang film pet kanthi pemanasan Waca rangkeng-.
Peralatan Induksi Fotoelektrik Anyar
Graphene duwe sifat optik sing unik banget. Sanajan mung ana siji lapisan atom, bisa nyerep 2,3% cahya sing dipasang ing kabeh gelombang panjang saka cahya kanggo inframerah. Nomer iki ora ana gandhengane karo paramèter materi liyane lan ditemtokake dening Elektrodinamika kuantum [6]. Cahya sing nresep bakal nyebabake generasi operator (elektron lan bolongan). Generasi lan transportasi operator ing graphene beda banget karo wong-wong sing ana ing semikonduktor. Iki nggawe Graphene cocog kanggo peralatan induksi fotohelectric. Dikira-kira manawa peralatan induksi fotoelektrik kaya ngono bisa uga bisa nyambut gawe kanthi frekuensi 500ghz. Yen digunakake kanggo transmisi sinyal, bisa ngirim 500 milyar nol utawa sing detik, lan ngrampungake transmisi isi loro disk blu ray ing siji detik.
Pakar saka Pusat Riset IBM Thomas J. Watson ing Amerika Serikat wis nggunakake Graphene kanggo nggawe piranti induksi fotoelektrik sing bisa ditindakake kanthi frekuensi 10GHz [8]. Kaping pisanan, flakes graphene disiapake ing subtrasi silikon ditutupi 300 silika tebal kanthi ", lan banjur elegan emas palladium utawa titanium kanthi interval 1 micron lan jembaré 250 nm. Kanthi cara iki, piranti Induksi Fotoperektrik Graphene adhedhasar dijupuk.
Gambar skema saka graphene Photoelectric Equiption lan foto scanning mikroskope (SEM) saka conto sing nyata. Line cendhak ireng ing tokoh kasebut cocog karo 5 micon, lan jarak antarane garis logam yaiku siji mikron.
Liwat eksperimen, peneliti nemokake manawa piranti instruksi logam struktur logam pariwara fotoelektrik piranti sing paling dhuwur ing 16ghz, lan bisa mlaku kanthi cepet ing 300 NM (cedhak) nganti 6 mikron (inframerah), dene Tube induksi foto tradisional ora bisa nanggapi cahya inframerah kanthi gelombang luwih dawa. Frekuensi kerja ing Photoelectric Fotoelectric Fotoelectric Equiple isih duwe kamar gedhe kanggo dandan. Kinerja sing unggul ndadekake macem-macem prospek aplikasi, kalebu komunikasi, remot kontrol lan pemantauan lingkungan.
Minangka bahan anyar kanthi sipat sing unik, riset babagan aplikasi graphene muncul. Pancen angel kanggo kita enumerate ing kene. Ing mangsa ngarep, bisa uga ana tabung efek lapangan sing digawe saka graphene, switch molekuler digawe saka graphene lan detektor molekul sing digawe saka grapyak ing saben dina ... Grapyak sing mboko sithik bakal sumunar ing saben dinane.
Kita bisa ngarep-arep manawa pirang-pirang produk elektronik sing nggunakake Graphene bakal katon ing mangsa ngarep. Pikirake kepiye menarik yen smartphone lan netbook kita bisa digulung, dikepungake ing kuping, diiseni nganggo tangan, utawa dibungkus bangkekan nalika ora digunakake!
Wektu Pos: Mar-09-2022