Graphene a graffit

Carbon yn elfen unigryw a hyblyg iawn sy'n gallu ffurfio saernïaeth gwahanol ar y nano. Dros yr 20 mlynedd diwethaf, cododd Aelodau newydd o'r teulu nanostructure allyriadau carbon, ac mae mwy yn dod. Mae'r adolygiad hwn yn rhoi trosolwg byr ar garbon nanostructures amrywio o C60 i graphene, heibio nanotiwbiau carbon. Mae'n darparu y darllenydd gyda diffiniadau pwysig mewn nanogwyddoniaeth allyriadau carbon ac yn canolbwyntio ar newydd-un a dimensional two haenog carbon (sp2 hybridized), gan gynnwys graphene a nanoribbons. Anrhegion y cyfrif diweddaraf datblygiadau yn eu synthesis a nodweddu, ac yn trafod safbwyntiau newydd o deilwra eu priodweddau cemegol, mecanyddol ac magnetig electronig yn seiliedig ar ddiffyg rheolaeth peirianneg. Rhagwelir y bydd rhai o'r strwythurau a drafodwyd yn yr adolygiad yn cael ceisiadau pwysig mewn meysydd sy'n gysylltiedig â electroneg, spintronics, defnyddiau cyfansawdd, meddygaeth a llawer o rai eraill.

y diffiniadau canlynol ynghylch strwythurau tebyg i graphene:

Graffit: System 3D

Gallwn ddiffinio'r graffit fel y gwnaeth tri dimensiwn grisial ddiddiwedd pentwr haenau o atomau carbon sp2 hybridized (Ffig. 1 g); Mae pob atom carbon yn gysylltiedig â tri arall gwneud ongl o 120◦ â'i hyd ar y bondiau o 1.42 Å. gan ddibynnu ar yr haenau pentyrru, gellid hyn grisialau chweochrog (ABABAB...) neu rhombohedral (ABCABC...). Mae'r strwythurau chweochrog a rhombohedal yn perthyn i P63/mmc (194) a grwpiau gofod (166) R-3 m, yn y drefn honno. Yn y ddau grisialau 3D, mae haenau rhyngweithio ymddangosoch drwy van der Waals lluoedd. Mae grisialau graffit yn naturiol, a gall hefyd fod yn synthesized artiffisial gan brosesau thermolytic; megis cynhyrchu graffit iawn sy'n canolbwyntio ar pyrolytic (HOPG).

Graphene: System 2D

Grisial graphene yn ddiddiwedd dau ddimensiwn haen sy'n cynnwys atomau carbon sp2 hybridized, sy'n perthyn i un o'r lattices Bravais 2D pum a elwir delltog (triongl) chweochrog. Mae'n werth nodi bod un gan bentyrru haenau graphene, mewn modd trefnus, gellir ffurfio graffit 3D. I ddechrau ystyriwyd Graphene fel bloc adeiladu damcaniaethol eu defnyddio i ddisgrifio grisial graffit, ac i astudio ffurfio nanotiwbiau carbon (cyflwyno taflenni graphene), a rhagfynegi eu priodweddau electronig hynod ddiddorol. Mae gan hwn 2D crisial (un atom trwchus) atomig carbon fel olion bysedd adeiledd electronig unigryw â gwasgariad llinellol sy'n agos at y lefel Fermi. Disgrifir cludwyr tâl yn graphene well fel massless Dirac fermions, sy'n arwain at ffenomena newydd.