-rasm Uglerodning sakkizta allotropi: (a)

Uglerodli nanotubka
Grafen
Grafit
Planar grafen erkin holatda bo'lolmaydi, chunki ular kuyikish, nanotubalar va
fullerenlar kabi egri tuzilmalarga nisbatan beqarordir. Bu taxmin Novoselov va
boshqalardan beri o'zgardi. bitta grafen qatlamini o'z ichiga olgan grafit varaqlarini
tayyorladi va ularning elektron xususiyatlarini o'rgandi (Novoselov va boshq.
2004,
2005a).
Grafenning o'sishi va izolyatsiyasi haqida batafsil ma'lumot Geim (2009)
tomonidan so'nggi sharhda keltirilgan . Grafen istiqbolli materialdir
sp2 gibridizatsiyasi bilan. Grafen ma'lum bo'lgan eng nozik materialdir va shu bilan
birga o'lchanadigan eng kuchli materialdir. U misdan olti baravar yuqori oqim
zichligiga bardosh bera oladi. U juda yuqori quvvatga va juda yuqori issiqlik
o'tkazuvchanligiga va qattiqligiga ega va gazlarni o'tkazmaydi (Geim
2009).
Grafenni
tadqiq qilish uchun ko'plab qiyinchiliklar va imkoniyatlar mavjud, chunki grafen
standart qattiq holatdagi material emas. Shuni ta'kidlash kerakki, grafendagi
elektronlar g'ayrioddiy energiya-momentum munosabati tufayli oddiy metallar va
yarim o'tkazgichlardagi kabi harakat qilmaydi (Neto
2010).
Grafendan olingan
uglerod o'z ichiga olgan molekulalarning taniqli shakllari grafit, fulleren va uglerod
nanonaychalari bo'lib, ular 3-rasmda tasvirlangan. Grafit 0,3 nm bilan ajratilgan
grafen varaqlarining yig'ilgan qatlamlaridan iborat va zaif van der Vaals tomonidan
barqarorlashtiriladi. kuchlar (He and Pan
2009).
Bukminsterfulleren (C60) sharga
o'ralgan grafendan ba'zi beshburchaklar va olti burchaklarni panjara ichiga kiritish
orqali hosil bo'ladi (Kroto va boshq.
1985).
Birgalikda eksperimental va hisoblash
tadqiqoti grafenning to'g'ridan-to'g'ri fullerenga aylanishini ko'rsatdi (Chuvilin va
boshq.
2010).
Uglerod nanotubalarini grafenning o'ralgan silindrlari sifatida ko'rish
mumkin. Shuning uchun, grafenni ushbu uchta sp2 uglerod strukturasining "onasi" deb atash mumkin .
3-rasm Grafendan olingan uglerod o'z ichiga olgan molekulalar (grafit, bukminsterfulleren (C60) va
uglerod nanotube).
Uglerodning asosiy strukturaviy, elektron va kimyoviy xossalari...
5
C60
Machine Translated by Google

6
TC Dinadayalane va J. Leszczynski
2009;
Ponomarenko va boshqalar.
2008).
Grafen varaqlarining kimyosiga oid tadqiqotlar ham xabar
qilingan (Abanin va boshq.
2006;
Avouris va boshq.
2007;
Geim va Novoselov
2007,
Neto va boshq.
2009;
Pereira va boshq.
2009).
Grafenni o'stirish, izolyatsiya qilish va tavsiflash texnologiyasidagi
so'nggi yutuqlar tufayli ushbu o'n yillikda grafen tadqiqotlari dolzarb mavzudir.
2008;
Duplock va boshqalar.
2004;
Lherbier va boshqalar.
2008;
Li va boshqalar.
2005).
Oddiy
nuqsonlarning xarakteristikalari va ularning grafen varaqlaridagi kontsentratsiyasi aniq emas.
nanoelektronika uchun. Grafendagi elektron transporti Diracga o'xshash tenglama bilan tavsiflanadi
(Geim va Novoselov
2007;
Novoselov va boshq.
2005b;
Ponomarenko va boshqalar.
Grafen varaqlari har doim ham o'ylagandek mukammal bo'lishi shart emas. Stone-Wales (SW)
(Stone and Wales
1986),
vakansiyalar (Karlson va Scheffler
2006),
gözenek nuqsonlari (Jiang va
boshq.
2009)
va almashtirish atomlari (Miwa va boshq.
2008;
Zhu va boshq.
2005 )
kabi turli
nuqsonlar. ) yupqa grafen varag'ida paydo bo'lishi mumkin. Atomlarni grafen varag'idan chiqarib
tashlash orqali bo'sh o'rinlarni yaratish kabi, ortiqcha atomlarni grafen yuzasida adatom sifatida
topish mumkin. Ad-dimer nuqsoni grafenga kiritilishi mumkin va Stone-Wales nuqsonidagi ikkita
qo'shni etti a'zoli halqalar o'rniga ikkita qo'shni besh a'zoli halqalar bilan tavsiflanadi. Shuning uchun
ad-dimer nuqsoni teskari Stone-Wales (ISW) nuqsoni deb ataladi.
4-
rasmda grafen varag'idagi ba'zi
umumiy nuqsonlar tasvirlangan.
Yaqinda grafendagi nuqsonlarning eksperimental kuzatuvlari haqida xabar berilgan (Meyer va
boshq.
2008;
Wang va boshq.
2008).
Zettl va uning hamkasblari transmissiya elektron mikroskopi
(TEM) yordamida grafen varaqlarida Tosh-Uels nuqsonlarining bevosita tasvirini ko‘rsatdilar va
ularning real vaqt dinamikasini o‘rgandilar. Ular kengaytirilgan, ikki o'lchovli grafen membranalaridagi
nuqsonlar dinamikasi nanotubalar yoki fullerenlar kabi yopiq qobiqli grafenlardan farq qilishini
aniqladilar (Meyer va boshq.
2008).
Grafen varag'idagi nuqsonlar bo'yicha hisoblash va eksperimental tadqiqotlar ushbu yangi tizimni
asosiy tushunish uchun juda muhimdir va bunday tushunish grafenga asoslangan materiallarni
qo'llash ustida faol ishlaydigan olimlar uchun foydali bo'ladi. Grafen varaqlarining sirt fizikasi hozirda
diqqat markazida bo'lsa-da, uning kimyosi deyarli o'rganilmagan.
2008).
Grafenni eksperimental ravishda amalga oshirish fundamental fizika, materialshunoslik va
qurilmalarni qo'llashga qaratilgan bir nechta tadqiqotlarga turtki beradi (Abanin va boshqalar.
Boshqa har qanday molekula singari, grafen ham kimyoviy reaktsiyalarda ishtirok etishi mumkin.
Kimyoviy funksionallashtirish, ehtimol, grafen varag'idagi kamchiliklarni aniqlashning eng yaxshi
usullaridan biridir (Boukhvalov va Katsnelson
2008).
Funktsionallashtirilgan grafen muayyan ilovalar
uchun mos bo'lishi mumkin. Egilgan, buklangan va aylantirilgan grafen bo'yicha tadqiqotlar hozir
jadal rivojlanmoqda.
Yuqori aniqlikdagi transmissiya elektron mikroskopiyasi (HRTEM) va atom kuch mikroskopiyasi
(AFM) grafendagi turli nuqsonlarni aniqlashda foydali bo'ldi.
2006;
Geim va Novoselov,
2007;
Novoselov va boshqalar.
2004; 2005a,
b; Pereira va boshqalar.
Turli nuqsonli grafen varaqlarining AFM va HRTEM tasvirlari 5-rasmda ko'rsatilgan. Turli
nuqsonlarning grafenning fizik va kimyoviy xossalariga ta'siri nazariy jihatdan o'rganilgan (Boukhvalov
va Katsnelson
2008;
Carpio va boshq.
Machine Translated by Google

Isosurface 0,02 e/Å3 da (Rasmlar Jiang va boshqalar
(2009)
va Boukhvalov va Katsnelson
(2008)
ma'lumotlari ruxsati bilan qayta chop etilgan.
Mualliflik huquqi 2008 va 2009 Amerika Kimyo Jamiyati)
7

Download 6,38 Mb.