2010ean, Geim eta Novoselovek Fisikako Nobel Saria irabazi zuten grafenoari buruz egindako lanagatik.Sari honek inpresio sakona utzi du jende askorengan.Azken finean, Nobel Sariaren tresna esperimental guztiak ez dira zinta itsasgarriak bezain ohikoak, eta ikerketa-objektu guztiak ez dira "bi dimentsioko kristalak" grafenoa bezain magiko eta ulerterrazak.2004an egindako lana 2010ean sar daiteke, eta hori arraroa da azken urteotako Nobel sariaren erregistroan.
Grafenoa karbono-atomo geruza bakar batez osatuta dagoen substantzia mota bat da, bi dimentsioko abaraska hexagonaleko sare batean estuki antolatuta.Diamantea, grafitoa, fullerenoa, karbono nanohodiak eta karbono amorfoa bezala, karbono elementuz osatutako substantzia (substantzia sinplea) da.Beheko irudian ikusten den bezala, fulerenoak eta karbono-nanohodiak nolabait bilduta ikus daitezke grafeno-geruza bakar batetik, grafeno-geruza asko pilatuta dagoena.Karbonozko substantzia bakunen (grafitoa, karbono nanohodiak eta grafenoa) propietateak deskribatzeko grafenoaren erabilerari buruzko ikerketa teorikoak ia 60 urte iraun ditu, baina orokorrean uste da bi dimentsioko material horiek zailak direla modu egonkorrean bakarrik existitzea. soilik hiru dimentsioko substratuaren gainazalean edo grafitoa bezalako substantzien barnean lotuta dago.2004. urtera arte ez zen Andre Geim eta bere ikasle Konstantin Novoselov grafitoari grafeno geruza bakar bat kendu zioten esperimentuen bidez, grafenoari buruzko ikerketek garapen berria lortu zuten.
Fullerenoa (ezkerrean) zein karbono nanohodiaren (erdian) grafeno geruza bakar baten bidez bilduta daudela har daiteke nolabait, eta grafitoa (eskuinean) grafeno geruza anitzek pilatzen duten bitartean van der Waals indarraren konexioaren bidez.
Gaur egun, grafenoa era askotara lor daiteke, eta metodo ezberdinek bere abantailak eta desabantailak dituzte.Geim eta Novoselovek grafenoa modu erraz batean lortu zuten.Supermerkatuetan eskuragarri dagoen zinta gardena erabiliz, grafenoa kendu zuten, karbono atomoen geruza bakarra lodiera duen grafitozko xafla bat, ordena handiko grafito pirolitiko zati batetik.Hau komenigarria da, baina kontrolagarritasuna ez da hain ona, eta 100 mikra baino gutxiagoko tamaina duen grafenoa (milimetro baten hamarren bat) soilik lor daiteke, esperimentuetarako erabil daitekeena, baina zaila da praktikorako erabiltzea. aplikazioak.Lurrun-jadatze kimikoek grafeno-laginak haz ditzakete metalezko gainazalean hamar zentimetroko tamaina duten.Orientazio koherentea duen eremua 100 mikra baino ez bada ere [3,4], aplikazio batzuen ekoizpen-beharretarako egokia izan da.Ohiko beste metodo bat silizio-karburoa (SIC) kristala 1100 ℃ baino gehiagora berotzea da hutsean, gainazaletik gertu dauden silizio-atomoak lurrundu daitezen eta gainerako karbono-atomoak berrantolatu daitezen, propietate onak dituzten grafeno-laginak ere lor ditzaten.
Grafenoa propietate bereziak dituen material berria da: bere eroankortasun elektrikoa kobrea bezain bikaina da eta bere eroankortasun termikoa ezagutzen den edozein material baino hobea da.Oso gardena da.Intzidente bertikaleko argi ikusgaiaren zati txiki bat (% 2,3) soilik xurgatuko du grafenoak, eta argiaren zatirik handiena zeharkatuko du.Hain da trinkoa, helio atomoek ere (gas molekula txikienak) ezin dutela igaro.Propietate magiko hauek ez dira zuzenean grafitotik heredatzen, mekanika kuantikotik baizik.Bere propietate elektriko eta optiko bereziek aplikazio aukera zabalak dituela zehazten dute.
Grafenoa hamar urte baino gutxiagoz agertu bada ere, aplikazio tekniko ugari erakutsi ditu, eta hori oso arraroa da fisikaren eta materialen zientziaren alorretan.Hamar urte edo hamarkada baino gehiago behar dira material orokorrak laborategitik bizitza errealera pasatzeko.Zertarako balio du grafenoak?Ikus ditzagun bi adibide.
Elektrodo garden biguna
Etxetresna elektriko askotan, material eroale gardenak erabili behar dira elektrodo gisa.Erloju elektronikoak, kalkulagailuak, telebistak, kristal likido pantailak, ukipen-pantailak, eguzki-panelak eta beste hainbat gailu ezin dira elektrodo gardenen existentzia utzi.Elektrodo garden tradizionalak indio eztainu oxidoa (ITO) erabiltzen du.Indioaren prezio altua eta hornidura mugatua direla eta, materiala hauskorra eta malgutasun falta da, eta elektrodoa hutsaren erdiko geruzan jarri behar da eta kostua nahiko altua da.Aspalditik, zientzialariak haren ordezkoa bilatzen saiatzen ari dira.Gardentasuna, eroankortasun ona eta prestaketa erraza eskakizunez gain, materialaren malgutasuna ona bada, egokia izango da "paper elektronikoa" edo beste pantaila tolesgarri batzuk egiteko.Horregatik, malgutasuna ere oso alderdi garrantzitsua da.Grafenoa horrelako materiala da, elektrodo gardenetarako oso egokia dena.
Hego Koreako Samsung eta Chengjunguan Unibertsitateko ikertzaileek 30 hazbeteko diagonaleko grafenoa lortu zuten lurrun-deposizio kimikoaren bidez eta 188 mikra lodiko polietileno tereftalato (PET) film batera transferitu zuten grafenoa oinarritutako ukipen-pantaila bat ekoizteko [4].Beheko irudian ikusten den bezala, kobre-paperan hazitako grafenoa lehenik eta behin zinta termikoarekin lotzen da (zati gardena urdina), gero kobre-papera metodo kimikoz disolbatu egiten da eta, azkenik, grafenoa PET filmera transferitzen da berotuz. .
Indukzio fotoelektrikoko ekipo berria
Grafenoak propietate optiko oso bereziak ditu.Atomo-geruza bakarra dagoen arren, igorritako argiaren % 2,3 xurga dezake uhin-luzera-tarte osoan, argi ikusgaitik infragorrira arte.Zenbaki honek ez du zerikusirik grafenoaren beste material parametro batzuekin eta elektrodinamika kuantikoak zehazten du [6].Xurgatutako argiak eramaileak (elektroiak eta zuloak) sortzea ekarriko du.Grafenoan eramaileen sorrera eta garraioa erdieroale tradizionaletakoaren oso desberdinak dira.Horri esker, grafenoa oso egokia da indukzio fotoelektriko ultra azkarreko ekipoetarako.Indukzio fotoelektrikoko ekipo horiek 500 GHz-ko maiztasunean funtziona dezaketela kalkulatzen da.Seinalearen transmisiorako erabiltzen bada, segundoko 500.000 milioi zero edo bat transmiti ditzake eta bi Blu ray diskoen edukien transmisioa segundo batean osatu.
Ameriketako Estatu Batuetako IBM Thomas J. Watson Research Center-eko adituek grafenoa erabili dute 10 GHz-ko maiztasunean funtziona dezaketen indukzio fotoelektrikoa gailuak fabrikatzeko [8].Lehenik eta behin, grafeno-malutak prestatu ziren 300 nm-ko silizez estalitako silizio-substratu batean "zinta urratzeko metodoaren bidez", eta, ondoren, paladiozko urrezko edo titaniozko urrezko elektrodoak egin ziren mikra 1eko tartearekin eta 250 nm-ko zabalerarekin.Modu honetan, grafenoan oinarritutako indukzio fotoelektriko gailu bat lortzen da.
Grafinoaren indukzio fotoelektrikoko ekipoen eta ekorketa-mikroskopio elektronikoaren (SEM) argazki errealen diagrama eskematikoa.Irudiko marra labur beltza 5 mikra dagokio, eta metalezko lerroen arteko distantzia mikra batekoa da.
Esperimentuen bidez, ikertzaileek aurkitu zuten metalezko grafenozko egitura metalikoko indukzio fotoelektrikoko gailu honek 16 GHz-ko lan-maiztasunera irits daitekeela gehienez, eta abiadura handian lan egin dezakeela 300 nm-tik (ultramoretik gertu) 6 mikra-ra (infragorria) uhin-luzera tartean. indukzio fotoelektrikoko hodi tradizionalak ezin dio argi infragorriari erantzun uhin luzera handiagoarekin.Grafenoaren indukzio fotoelektrikoko ekipoen lan-maiztasunak hobetzeko aukera handia du oraindik.Bere errendimendu bikainak aplikazio-aukera zabala du, komunikazioa, urruneko kontrola eta ingurumena kontrolatzea barne.
Propietate bereziak dituen material berri gisa, bata bestearen atzetik grafenoaren aplikazioari buruzko ikerketak sortzen ari dira.Zaila egiten zaigu hemen zerrendatzea.Etorkizunean, grafenoz egindako eremu-efektuko hodiak, grafenoz egindako etengailu molekularrak eta grafenoz egindako detektagailu molekularrak egon daitezke eguneroko bizitzan... Laborategitik pixkanaka ateratzen den grafenoak distira egingo du eguneroko bizitzan.
Etorkizun hurbilean grafenoa erabiltzen duten produktu elektroniko ugari agertuko dela espero dugu.Pentsa zein interesgarria izango litzatekeen gure telefonoak eta netbook-ak biribildu, belarrietan itsatsi, poltsikoetan sartu edo eskumuturretan bilduta erabiltzen ez direnean!
Argitalpenaren ordua: 2022-09-09