Grafen ikki o'lchovli material sifatida.

Mundarija

Grafen fundamental fan uchun alohida qiziqish uyg'otishining yana bir sababi bor: bu ikki o'lchovli kristallning birinchi va eng oddiy namunasidir, ya'ni tartiblangan naqshda joylashgan atomlarning faqat bitta qatlamini o'z ichiga olgan qattiq material. Ikki o'lchovli tizimlar (sirtlar, membranalar va interfeyslar) nafaqat fizika va kimyo, balki biologiya va boshqa tabiiy fanlar uchun ham katta qiziqish uyg'otadi. (Masalan, hayot uchun hal qiluvchi ahamiyatga ega bo'lgan hujayra membranalari, asosan, o'rnatilgan oqsillarga ega bo'lgan lipid molekulalarining varaqlaridan iborat.) Ko'p jihatdan, ikki o'lchovli tizimlar uch o'lchovli tizimlardan tubdan farq qiladi. Xususan, katta masofalarda o'zaro bog'liq bo'lib qoladigan atom pozitsiyalarining juda kuchli termal tebranishlari tufayli uzoq masofali kristall tartib ikki o'lchovda mavjud bo'lolmaydi. Buning o'rniga, faqat qisqa masofali tartib mavjud va u faqat xarakterli uzunlikning cheklangan shkalasida amalga oshiriladi - grafen ikki o'lchovli "kristal" deb atalganda e'tiborga olish kerak bo'lgan ogohlantirish. Shu sababli, ikki o'lchovli tizimlar tabiatan "egiluvchan" bo'lib, kuchli egilish tebranishlarini namoyon qiladi, shuning uchun ular tekis bo'lolmaydi va har doim to'lqinli yoki gofrirovka qilinadi. Grafen o'zining nisbatan soddaligi tufayli ikki o'lchovli fizika va umuman kimyoni o'rganish uchun namunaviy tizim sifatida qaralishi mumkin. Grafendan tashqari boshqa ikki o'lchovli kristallar boshqa ko'p qatlamli kristallardan (masalan, olti burchakli bor nitridi, molibden disulfidi yoki volfram disulfidi) eksfoliatsiya qilish yoki grafenning kimyoviy modifikatsiyasi (masalan, grafen, vodorodlangan grafen yoki ftorlangan) yo'li bilan olinishi mumkin.

Zamonaviy elektronika (masalan, kompyuter chiplaridagi integral mikrosxemalar) asosan ikki o'lchovli bo'lib, ular asosan yarim o'tkazgichlar yuzasini ishlatadi. Shuning uchun, grafen va boshqa ikki o'lchovli materiallar ko'plab bunday ilovalar uchun juda istiqbolli hisoblanadi. Masalan, grafendan foydalanib, an'anaviy materiallardan tayyorlangan qurilmalarga qaraganda ancha yupqaroq bo'lgan tranzistorlar va boshqa elektron qurilmalarni yasash mumkin bo'lishi kerak. Boshqa ko'plab ilovalar taklif qilingan. Misol uchun, grafen elektr o'tkazuvchan, shaffof, kuchli va moslashuvchan bo'lib, sensorli ekranlarda foydalanish uchun istiqbolli material bo'lishi mumkin. Grafen ham juda yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega va shuning uchun elektron kontaktlarning zanglashiga olib keladigan issiqlikni olib tashlash uchun ishlatilishi mumkin. Mexanik jihatdan juda kuchli bo'lib, u biologik molekulalar va materiallarni o'rganish uchun iskala sifatida ishlatilishi mumkin.

Grafen fan va texnologiyasi sohasi nisbatan yangi boʻlib, Geim va Novoselovning 2004-yildagi ishlaridan keyin paydo boʻlgan. Keyingi oʻn yilliklarda qaysi ilovalar eng ommabop boʻlishini aytish qiyin boʻlib qoldi. Taraqqiyot nafaqat asosiy fanga, balki sanoat miqyosida grafen ishlab chiqarishning yangi usullarini ishlab chiqishga ham bog'liq. (Grafenni eksfoliatsiya yoʻli bilan olish ommaviy ishlab chiqarish uchun juda qimmat.) Taklif etilayotgan usullar orasida kremniy karbidini yoqish yoki mis yoki nikel kabi baʼzi metallar yuzasida uglerodning kimyoviy bugʻlanishi orqali grafen qatlamlarini hosil qilish kiradi. Ushbu usullar ikki o'lchamda (o'nlab santimetrgacha) makroskopik jihatdan katta bo'lgan, ammo atom jihatdan nozik bo'lgan grafen namunalarini ishlab chiqarishga imkon beradi.

Mixail I. Katsnelson