Графит это фаза углерода которая состоит из слоев графена, которые находятся на значительном расстоянии друг от друга в стеке. Когда вы пишите карандашом эти слои отрываются и остаются на бумаге, обычно сразу несколько слоев. Новоселов и Гейм придумали с помощью скотча отклеить от графита ровно один слой.
То что слой графита толщиной в один атом будет иметь уникальные электронные свойства знали много лет назад, так как его свойства рассчитывали чтобы получить свойства графита. Но Гейм и Новоселов показали это экспериментально.
Дело в том что есть доказательство того, что кристаллы не могут существовать в двумерном пространстве, в том смысле что если атомы могут бегать только по поверхности, то они не смогут образовать периодическую решетку из-за флуктуаций. Видимо поэтому никто особо и не думал создавать двумерный кристалл, например, из углерода, так как думали что он не будет кристаллическим. Но оказалось,что флуктуации перпендикулярно плоскости могут стабилизировать периодическую структуру внутри плоскости, поэтому графен практически двумерный кристалл который немного изгибается, что позволяет внутри листа графена образовывать периодическую решетку из атомов углерода толщиной в один атом.
И эта двумерная периодическая решетка обладает уникальными электронными свойствами. С точки зрения зонной теории графен это полуметалл - зона проводимости и валентная зона касаются в одной точке и в этой точке закон дисперсии линейный, то есть эффективная масса электрона обнуляется и он движется как безмассовая релятивистская частица типа фотона, только скорость его не скорость света, а скорость Ферми. Поэтому ему уже 20 лет пророчат, что он заменит полупроводники в будущем, что транзисторы (и чипы) на графене смогут работать на частотах порядка 100 ГГц. Для этого на кристалл надо наносить слой углерода толщиной один атом.
Когда же люди говорят, что мы продаем графен килограммами, это что то из раздела обклейки сортира микропроцессорами. Типа если вместо песка для производства стекла использовать толченные Интел коре 9, то стекло получается более крепким, примерно так звучит использование графена вместо сажи или графита для производства какого-нибудь нано-асфальта или строительных материалов.
А еще когда то в советские времена были популярны фуллерены, это шарики полученные как будто сворачиванием и склеиванием графена, то есть шарик толщиной в один атом углерода. А есть еще углеродные нанотрубки, это он же свернутый в трубку. Они все тоже имеют прикольные свойства, но появились еще до графена
Это сообщение отредактировал kurtosis - 12.06.2024 - 18:22
yaplakal.com