ក្នុងឆ្នាំ 2010 Geim និង Novoselov បានឈ្នះរង្វាន់ណូបែលរូបវិទ្យាសម្រាប់ការងាររបស់ពួកគេលើក្រាហ្វិន។ពានរង្វាន់នេះបានបន្សល់ទុកនូវការចាប់អារម្មណ៍យ៉ាងខ្លាំងដល់មនុស្សជាច្រើន។យ៉ាងណាមិញ មិនមែនគ្រប់ឧបករណ៍ពិសោធន៍រង្វាន់ណូបែលសុទ្ធតែជារឿងធម្មតាដូចកាសែតដេលស្អិតនោះទេ ហើយមិនមែនគ្រប់វត្ថុស្រាវជ្រាវទាំងអស់សុទ្ធតែមានវេទមន្ត និងងាយយល់ដូចក្រាហ្វិន "គ្រីស្តាល់ពីរវិមាត្រ" នោះទេ។ការងារក្នុងឆ្នាំ 2004 អាចត្រូវបានផ្តល់រង្វាន់នៅឆ្នាំ 2010 ដែលកម្រមាននៅក្នុងកំណត់ត្រានៃរង្វាន់ណូបែលក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំចុងក្រោយនេះ។
Graphene គឺជាសារធាតុមួយប្រភេទដែលមានស្រទាប់តែមួយនៃអាតូមកាបូនដែលបានរៀបចំយ៉ាងជិតស្និតចូលទៅក្នុងបន្ទះឈើគោលប្រាំបួនជ្រុងនៃ Honeycomb ពីរវិមាត្រ។ដូចជា ពេជ្រ ក្រាហ្វិច ហ្វ្លីរីន កាបូនណាណូធូប និងកាបូនអាម៉ូហ្វ វាគឺជាសារធាតុ (សារធាតុសាមញ្ញ) ដែលផ្សំឡើងដោយធាតុកាបូន។ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបខាងក្រោម បំពង់ណាណូកាបោន fullerenes និងកាបូនអាចត្រូវបានគេមើលឃើញថាបានរមៀលឡើងតាមវិធីមួយចំនួនពីស្រទាប់តែមួយនៃ graphene ដែលត្រូវបានជង់ដោយស្រទាប់ជាច្រើននៃ graphene ។ការស្រាវជ្រាវទ្រឹស្ដីអំពីការប្រើប្រាស់ graphene ដើម្បីពិពណ៌នាអំពីលក្ខណៈសម្បត្តិនៃសារធាតុសាមញ្ញៗនៃកាបូន (graphite, carbon nanotubes និង graphene) បានអូសបន្លាយអស់រយៈពេលជិត 60 ឆ្នាំ ប៉ុន្តែជាទូទៅគេជឿថា វត្ថុធាតុពីរវិមាត្របែបនេះពិបាកនឹងស្ថិតស្ថេរតែម្នាក់ឯង។ ភ្ជាប់តែលើផ្ទៃស្រទាប់ខាងក្រោមបីវិមាត្រ ឬសារធាតុនៅខាងក្នុងដូចជាក្រាហ្វិត។វាមិនមែនរហូតដល់ឆ្នាំ 2004 ដែលលោក Andre Geim និងសិស្សរបស់គាត់ឈ្មោះ Konstantin Novoselov បានដកស្រទាប់ក្រាហ្វិនតែមួយស្រទាប់ចេញពីក្រាហ្វិចតាមរយៈការពិសោធន៍ដែលការស្រាវជ្រាវលើក្រាហ្វិនទទួលបានការអភិវឌ្ឍន៍ថ្មី។
ទាំង fullerene (ឆ្វេង) និង carbon nanotube (កណ្តាល) អាចត្រូវបានចាត់ទុកថាត្រូវបានរមៀលឡើងដោយស្រទាប់តែមួយនៃ graphene នៅក្នុងវិធីមួយចំនួនខណៈពេលដែល graphite (ស្តាំ) ត្រូវបានជង់ដោយស្រទាប់ជាច្រើននៃ graphene តាមរយៈការតភ្ជាប់នៃកម្លាំង van der Waals ។
សព្វថ្ងៃនេះ graphene អាចទទួលបានតាមវិធីជាច្រើន ហើយវិធីសាស្ត្រផ្សេងៗមានគុណសម្បត្តិ និងគុណវិបត្តិរៀងៗខ្លួន។Geim និង Novoselov ទទួលបាន graphene តាមរបៀបសាមញ្ញ។ដោយប្រើកាសែតថ្លាដែលមាននៅក្នុងផ្សារទំនើប ពួកគេបានដកបន្ទះក្រាហ្វិន ដែលជាបន្ទះក្រាហ្វិចដែលមានស្រទាប់អាតូមកាបូនក្រាស់ ចេញពីបំណែកនៃក្រាហ្វិច pyrolytic លំដាប់ខ្ពស់។នេះគឺងាយស្រួល ប៉ុន្តែការគ្រប់គ្រងមិនសូវល្អទេ ហើយក្រាហ្វិនដែលមានទំហំតិចជាង 100 មីក្រូន (មួយភាគដប់នៃមិល្លីម៉ែត្រ) អាចទទួលបានតែប៉ុណ្ណោះ ដែលអាចប្រើបានសម្រាប់ការពិសោធន៍ប៉ុន្តែវាពិបាកនឹងប្រើសម្រាប់ការអនុវត្តជាក់ស្តែង។ កម្មវិធី។ការបញ្ចេញចំហាយគីមីអាចបង្កើតគំរូ graphene ដែលមានទំហំរាប់សិបសង់ទីម៉ែត្រលើផ្ទៃលោហៈ។ទោះបីជាតំបន់ដែលមានការតំរង់ទិសស្របគ្នាគឺត្រឹមតែ 100 មីក្រូន [3,4] ក៏ដោយ ក៏វាសាកសមសម្រាប់តម្រូវការផលិតកម្មនៃកម្មវិធីមួយចំនួន។វិធីសាស្រ្តទូទៅមួយទៀតគឺកំដៅគ្រីស្តាល់ស៊ីលីកុនកាបោន (SIC) ឱ្យលើសពី 1100 ℃ក្នុងកន្លែងទំនេរ ដូច្នេះអាតូមស៊ីលីកុនដែលនៅជិតផ្ទៃហួត ហើយអាតូមកាបូនដែលនៅសល់ត្រូវបានរៀបចំឡើងវិញ ដែលអាចទទួលបានគំរូក្រាហ្វិនដែលមានលក្ខណៈសម្បត្តិល្អផងដែរ។
Graphene គឺជាសម្ភារៈថ្មីដែលមានលក្ខណៈសម្បត្តិពិសេស៖ ចរន្តអគ្គិសនីរបស់វាគឺល្អឥតខ្ចោះដូចទង់ដែង ហើយចរន្តកំដៅរបស់វាគឺប្រសើរជាងសម្ភារៈដែលគេស្គាល់ទាំងអស់។វាមានតម្លាភាពណាស់។មានតែផ្នែកតូចមួយ (2.3%) នៃឧប្បត្តិហេតុបញ្ឈរដែលអាចមើលឃើញនឹងត្រូវបានស្រូបយកដោយ graphene ហើយភាគច្រើននៃពន្លឺនឹងឆ្លងកាត់។វាក្រាស់ណាស់ដែលសូម្បីតែអាតូមអេលីយ៉ូម (ម៉ូលេគុលឧស្ម័នតូចបំផុត) មិនអាចឆ្លងកាត់បានទេ។លក្ខណៈសម្បត្តិវេទមន្តទាំងនេះមិនត្រូវបានទទួលមរតកដោយផ្ទាល់ពីក្រាហ្វិចទេ ប៉ុន្តែមកពីមេកានិចកង់ទិច។លក្ខណៈសម្បត្តិអគ្គិសនី និងអុបទិកតែមួយគត់របស់វាកំណត់ថាវាមានលទ្ធភាពប្រើប្រាស់ទូលំទូលាយ។
ទោះបីជា graphene បានបង្ហាញខ្លួនត្រឹមតែតិចជាងដប់ឆ្នាំក៏ដោយ វាបានបង្ហាញពីកម្មវិធីបច្ចេកទេសជាច្រើន ដែលកម្រមានណាស់នៅក្នុងវិស័យរូបវិទ្យា និងវិទ្យាសាស្ត្រសម្ភារៈ។វាត្រូវការពេលច្រើនជាងដប់ឆ្នាំ ឬរាប់ទស្សវត្សសម្រាប់សម្ភារៈទូទៅដើម្បីផ្លាស់ទីពីមន្ទីរពិសោធន៍ទៅជីវិតពិត។តើក្រាហ្វិនប្រើអ្វី?សូមក្រឡេកមើលឧទាហរណ៍ពីរ។
អេឡិចត្រូតថ្លាទន់
នៅក្នុងឧបករណ៍អគ្គិសនីជាច្រើន សម្ភារៈដែលមានតម្លាភាពចាំបាច់ត្រូវប្រើជាអេឡិចត្រូត។នាឡិកាអេឡិចត្រូនិច ម៉ាស៊ីនគិតលេខ ទូរទស្សន៍ អេក្រង់គ្រីស្តាល់រាវ អេក្រង់ប៉ះ បន្ទះស្រូបពន្លឺព្រះអាទិត្យ និងឧបករណ៍ជាច្រើនទៀតមិនអាចចាកចេញពីអត្ថិភាពនៃអេឡិចត្រូតថ្លាបានទេ។អេឡិចត្រូតថ្លាបែបប្រពៃណីប្រើអុកស៊ីដសំណប៉ាហាំងឥណ្ឌា (ITO) ។ដោយសារតែតម្លៃខ្ពស់ និងការផ្គត់ផ្គង់មានកម្រិតនៃ indium សម្ភារៈមានភាពផុយស្រួយ និងខ្វះការបត់បែន ហើយអេឡិចត្រូតត្រូវដាក់ក្នុងស្រទាប់កណ្តាលនៃកន្លែងទំនេរ ហើយការចំណាយគឺខ្ពស់គួរសម។អស់រយៈពេលជាយូរមកហើយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានព្យាយាមស្វែងរកឧបករណ៍ជំនួសរបស់វា។បន្ថែមពីលើតម្រូវការនៃតម្លាភាព ចរន្តល្អ និងការរៀបចំងាយស្រួល ប្រសិនបើភាពបត់បែននៃសម្ភារៈខ្លួនវាល្អ វានឹងសមស្របសម្រាប់ការផលិត "ក្រដាសអេឡិចត្រូនិក" ឬឧបករណ៍បង្ហាញដែលអាចបត់បាន។ដូច្នេះ ភាពបត់បែនក៏ជាទិដ្ឋភាពសំខាន់ផងដែរ។Graphene គឺជាសម្ភារៈបែបនេះ ដែលស័ក្តិសមបំផុតសម្រាប់អេឡិចត្រូតថ្លា។
អ្នកស្រាវជ្រាវមកពីសាកលវិទ្យាល័យ Samsung និង Chengjunguan នៃប្រទេសកូរ៉េខាងត្បូងទទួលបានក្រាហ្វិនដែលមានប្រវែងអង្កត់ទ្រូង 30 អុិនឈ៍ ដោយការបំភាយចំហាយគីមី ហើយបានផ្ទេរវាទៅជាខ្សែភាពយន្តប៉ូលីអេទីឡែន តេរ៉េហ្វថាឡេត (PET) ដែលមានកម្រាស់ 188 មីក្រូម៉ែត្រ ដើម្បីផលិតអេក្រង់ប៉ះដែលមានមូលដ្ឋានលើក្រាហ្វិន [4] ។ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពខាងក្រោម ក្រាហ្វិនដែលដុះនៅលើបន្ទះស្ពាន់ត្រូវបានភ្ជាប់ដំបូងជាមួយកាសែតដកកម្ដៅ (ផ្នែកថ្លាពណ៌ខៀវ) បន្ទាប់មកបន្ទះស្ពាន់ត្រូវបានរំលាយដោយវិធីសាស្ត្រគីមី ហើយទីបំផុតក្រាហ្វីនត្រូវបានផ្ទេរទៅខ្សែភាពយន្ត PET ដោយកំដៅ។ .
ឧបករណ៍អាំងឌុចទ័រ photoelectric ថ្មី។
Graphene មានលក្ខណៈសម្បត្តិអុបទិកតែមួយគត់។ទោះបីជាមានអាតូមតែមួយស្រទាប់ក៏ដោយ វាអាចស្រូបយក 2.3% នៃពន្លឺដែលបញ្ចេញក្នុងជួររលកទាំងមូលពីពន្លឺដែលអាចមើលឃើញរហូតដល់អ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ។លេខនេះមិនមានអ្វីដែលត្រូវធ្វើជាមួយប៉ារ៉ាម៉ែត្រសម្ភារៈផ្សេងទៀតនៃ graphene ហើយត្រូវបានកំណត់ដោយអេឡិចត្រូឌីណាមិកកង់ទិច [6] ។ពន្លឺដែលស្រូបចូលនឹងនាំទៅដល់ការបង្កើតក្រុមហ៊ុនបញ្ជូន (អេឡិចត្រុង និងរន្ធ)។ជំនាន់ និងការដឹកជញ្ជូននៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូននៅក្នុង graphene គឺខុសគ្នាខ្លាំងពីអ្នកនៅក្នុង semiconductors ប្រពៃណី។នេះធ្វើឱ្យ graphene ស័ក្តិសមសម្រាប់ឧបករណ៍អាំងឌុចស្យែល photoelectric លឿនបំផុត។វាត្រូវបានគេប៉ាន់ប្រមាណថាឧបករណ៍ photoelectric induction បែបនេះអាចដំណើរការនៅប្រេកង់ 500ghz ។ប្រសិនបើវាត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការបញ្ជូនសញ្ញា វាអាចបញ្ជូន 500 ពាន់លានសូន្យ ឬមួយក្នុងមួយវិនាទី ហើយបញ្ចប់ការបញ្ជូនមាតិកានៃឌីស Blu ray ពីរក្នុងមួយវិនាទី។
អ្នកជំនាញមកពីមជ្ឈមណ្ឌលស្រាវជ្រាវ IBM Thomas J. Watson នៅសហរដ្ឋអាមេរិកបានប្រើ graphene ដើម្បីផលិតឧបករណ៍ photoelectric induction ដែលអាចដំណើរការនៅប្រេកង់ 10GHz [8] ។ទីមួយ បន្ទះក្រាហ្វិនត្រូវបានរៀបចំនៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមស៊ីលីកុនដែលគ្របដណ្ដប់ដោយស៊ីលីកាក្រាស់ 300 nm ដោយ "វិធីសាស្ត្ររហែកកាសែត" ហើយបន្ទាប់មកអេឡិចត្រូតមាស palladium ឬ titanium ដែលមានចន្លោះពេល 1 micron និងទទឹង 250 nm ត្រូវបានធ្វើឡើងនៅលើវា។នៅក្នុងវិធីនេះឧបករណ៍អាំងឌុចស្យុង photoelectric ដែលមានមូលដ្ឋានលើ graphene ត្រូវបានទទួល។
ដ្យាក្រាមគ្រោងការណ៍នៃឧបករណ៍អាំងឌុចស្យុង graphene photoelectric និងរូបថតមីក្រូទស្សន៍អេឡិចត្រុងស្កែន (SEM) នៃគំរូជាក់ស្តែង។បន្ទាត់ខ្លីពណ៌ខ្មៅក្នុងរូបនេះត្រូវគ្នានឹង 5 microns ហើយចម្ងាយរវាងបន្ទាត់ដែកគឺ 1 micron។
តាមរយៈការពិសោធ អ្នកស្រាវជ្រាវបានរកឃើញថា ឧបករណ៍អាំងឌុចទ័រ រចនាសម្ព័នលោហៈធាតុ graphene ដែកនេះអាចឈានដល់ប្រេកង់ការងារ 16ghz ច្រើនបំផុត ហើយអាចដំណើរការក្នុងល្បឿនលឿនក្នុងជួររលកចាប់ពី 300 nm (ជិតអ៊ុលត្រាវីយូឡេ) ដល់ 6 microns (អ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ) ខណៈពេលដែល បំពង់ photoelectric induction tube ប្រពៃណីមិនអាចឆ្លើយតបទៅនឹងពន្លឺអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដជាមួយនឹងរលកវែងជាង។ភាពញឹកញាប់នៃការងាររបស់ឧបករណ៍ graphene photoelectric induction នៅតែមានកន្លែងល្អសម្រាប់ការកែលម្អ។ដំណើរការដ៏ល្អឥតខ្ចោះរបស់វាធ្វើឱ្យវាមានលទ្ធភាពប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយ រួមទាំងការទំនាក់ទំនង ការបញ្ជាពីចម្ងាយ និងការត្រួតពិនិត្យបរិស្ថាន។
ក្នុងនាមជាសម្ភារៈថ្មីដែលមានលក្ខណៈសម្បត្តិពិសេស ការស្រាវជ្រាវលើការអនុវត្ត graphene កំពុងលេចចេញជាបន្តបន្ទាប់។វាពិបាកសម្រាប់ពួកយើងក្នុងការរាប់បញ្ចូលពួកគេនៅទីនេះ។នៅពេលអនាគត អាចមានបំពង់បែបផែនវាលដែលធ្វើពី graphene កុងតាក់ម៉ូលេគុលធ្វើពី graphene និងឧបករណ៍ចាប់ម៉ូលេគុលធ្វើពី graphene ក្នុងជីវិតប្រចាំថ្ងៃ... Graphene ដែលចេញពីមន្ទីរពិសោធន៍បន្តិចម្តងៗនឹងភ្លឺក្នុងជីវិតប្រចាំថ្ងៃ។
យើងអាចរំពឹងថាផលិតផលអេឡិចត្រូនិកមួយចំនួនធំដែលប្រើ graphene នឹងបង្ហាញខ្លួនក្នុងពេលអនាគតដ៏ខ្លីខាងមុខ ។សាកគិតមើលថាតើវាគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ប៉ុណ្ណា ប្រសិនបើស្មាតហ្វូន និង netbooks របស់យើងអាចត្រូវបានរមៀលឡើង តោងត្រចៀករបស់យើង ដាក់ក្នុងហោប៉ៅរបស់យើង ឬរុំជុំវិញកដៃរបស់យើងនៅពេលមិនប្រើ!
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី 09-09-2022