گرافېننىڭ ئىشلىتىلىشى نېمە؟ئىككى خىل قوللىنىشچان ئەھۋال گرافېننىڭ قوللىنىش ئىستىقبالىنى چۈشىنىشىڭىزگە ياردەم بېرىدۇ

2010-يىلى ، گېم بىلەن نوۋوسېلوف گرافېن خىزمىتى ئۈچۈن نوبېل فىزىكا مۇكاپاتىغا ئېرىشتى.بۇ مۇكاپات نۇرغۇن كىشىلەرگە چوڭقۇر تەسىر قالدۇردى.نېمىلا دېگەنبىلەن ، نوبېل مۇكاپاتىنىڭ ھەر بىر تەجرىبە قورالى يېپىشقاق لېنتىغا ئوخشاش كۆپ ئۇچرايدۇ ، ھەر بىر تەتقىقات ئوبيېكتى «ئىككى ئۆلچەملىك خرۇستال» گرافېنغا ئوخشاش سېھىرلىك ۋە چۈشىنىش ئاسان ئەمەس.2004-يىلدىكى ئەسەرنى 2010-يىلى مۇكاپاتلاشقا بولىدۇ ، بۇ يېقىنقى يىللاردىكى نوبېل مۇكاپاتى خاتىرىسىدە ئاز ئۇچرايدۇ.

گرافېن بىر خىل كاربون ئاتومدىن تەركىب تاپقان بولۇپ ، ئىككى ئۆلچەملىك ھەسەل ھەرىسىنىڭ ئالتە تەرەپلىك رېشاتكىسىغا يېقىن ئورۇنلاشتۇرۇلغان.ئالماس ، گرافت ، فۇللېرېن ، كاربون نانو قۇتىسى ۋە ئامورفوس كاربونغا ئوخشاش ، ئۇ كاربون ئېلېمېنتلىرىدىن تەركىب تاپقان ماددا (ئاددىي ماددا).تۆۋەندىكى رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك ، فۇللېرېن ۋە كاربون نانو قۇتىسىنى نۇرغۇن قەۋەت گرافېنلار تىزىپ قويغان بىر قەۋەت گرافېندىن مەلۇم دەرىجىدە ئۆرۈلگەندەك كۆرگىلى بولىدۇ.ھەر خىل كاربون ئاددىي ماددىلارنىڭ (گرافت ، كاربون نانو قۇتىسى ۋە گرافېن) نىڭ خۇسۇسىيىتىنى تەسۋىرلەش ئۈچۈن گرافېننى ئىشلىتىش نەزەرىيىۋى تەتقىقاتى 60 يىلغا يېقىن داۋاملاشتى ، ئەمما ئادەتتە بۇنداق ئىككى ئۆلچەملىك ماتېرىياللارنىڭ يالغۇز مەۋجۇت بولۇپ تۇرۇشى تەس دەپ قارىلىدۇ ، پەقەت ئۈچ ئۆلچەملىك يەر ئاستى يۈزىگە ياكى گرافتقا ئوخشاش ماددىلارغا چاپلانغان.2004-يىلغا قەدەر ، ئاندرې گېم ۋە ئۇنىڭ ئوقۇغۇچىسى كونستانتىن نوۋوسېلوف تەجرىبە ئارقىلىق گرافتتىن بىر قەۋەت گرافېننى تارتىۋالغاندىن كېيىن ، گرافېن تەتقىقاتى يېڭى تەرەققىياتقا ئېرىشتى.

فۇللېرېن (سولدا) ۋە كاربون نانو ube (ئوتتۇرىدا) ھەر قانداق شەكىلدە بىر قەۋەت گرافېن تەرىپىدىن ئۆرۈلۈپ كەتكەن دەپ قاراشقا بولىدۇ ، گرافت (ئوڭدا) بولسا ۋان دېر ۋالس كۈچىنىڭ ئۇلىنىشى ئارقىلىق بىر نەچچە قەۋەت گرافېن تەرىپىدىن تىزىپ قويۇلغان.

ھازىر گرافېننى نۇرغۇن تەرەپلەردە ئېرىشكىلى بولىدۇ ، ئوخشىمىغان ئۇسۇللارنىڭ ئۆزىگە خاس ئەۋزەللىكى ۋە كەمچىلىكى بار.گېم بىلەن نوۋوسېلوف ئاددىي ئۇسۇلدا گرافېنغا ئېرىشتى.تاللا بازارلىرىدا بار بولغان سۈزۈك لېنتىنى ئىشلىتىپ ، ئۇلار يۇقىرى دەرىجىدىكى پىرولىتلىق گرافتتىن بىر قەۋەت كاربون ئاتوم قېلىنلىقىدىكى گرافت جەدۋىلىنى تارتىۋالغان.بۇ قۇلايلىق ، ئەمما كونترول قىلىش ئىقتىدارى ئۇنچە ياخشى ئەمەس ، چوڭلۇقى 100 مىكروندىن تۆۋەن بولغان گرافېن (مىللىمېتىرنىڭ ئوندىن بىرى) گە ئېرىشكىلى بولىدۇ ، بۇنى سىناققا ئىشلىتىشكە بولىدۇ ، ئەمما ئەمەلىي ئىشلىتىش تەس. قوللىنىشچان پروگراممىلار.خىمىيىلىك ھور چۆكۈش مېتال يۈزىدە ئون نەچچە سانتىمېتىر چوڭلۇقتىكى گرافېن ئەۋرىشكىسىنى ئۆستۈرەلەيدۇ.گەرچە ئىزچىل يۆنىلىشلىك رايون ئاران 100 مىكروون [3,4] بولسىمۇ ، ئەمما ئۇ بىر قىسىم قوللىنىشچان پروگراممىلارنىڭ ئىشلەپچىقىرىش ئېھتىياجىغا ماس كېلىدۇ.يەنە بىر كۆپ ئۇچرايدىغان ئۇسۇل بولسا كرېمنىي كاربون (SIC) خرۇستالنى ۋاكۇئۇمدا 1100 than دىن يۇقىرى قىزىتىش ، بۇنداق بولغاندا يەر يۈزىگە يېقىن كىرىمنىي ئاتوملىرى پارغا ئايلىنىدۇ ، قالغان كاربون ئاتوملىرى قايتا رەتلىنىدۇ ، ئۇ يەنە ياخشى خۇسۇسىيەتكە ئىگە گرافېن ئەۋرىشكىسىگە ئېرىشەلەيدۇ.

گرافېن ئۆزگىچە خۇسۇسىيەتكە ئىگە يېڭى ماتېرىيال: ئۇنىڭ توك ئۆتكۈزۈشچانلىقى مىسقا ئوخشاش ، ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى مەلۇم ماتېرىياللارغا قارىغاندا ياخشى.ئۇ ناھايىتى سۈزۈك.ۋېرتىكال ھادىسىنىڭ پەقەت ئاز بىر قىسمى (% 2.3) گرافېن تەرىپىدىن سۈمۈرۈلۈپ ، نۇرنىڭ كۆپىنچىسى ئۆتۈپ كېتىدۇ.ئۇ بەك قويۇق بولۇپ ، ھەتتا گېلىي ئاتوملىرى (ئەڭ كىچىك گاز مولېكۇلاسى) ئۆتەلمەيدۇ.بۇ سېھىرلىك خۇسۇسىيەتلەر بىۋاسىتە گرافتتىن ئەمەس ، بەلكى كىۋانت مېخانىكىسىدىن ۋارىسلىق قىلىدۇ.ئۇنىڭ ئۆزگىچە ئېلېكتر ۋە ئوپتىكىلىق خۇسۇسىيىتى ئۇنىڭ كەڭ قوللىنىش ئىستىقبالى بارلىقىنى بەلگىلەيدۇ.

گەرچە گرافېن ئاران ئون يىلغا يەتمىگەن بولسىمۇ ، ئەمما ئۇ نۇرغۇن تېخنىكىلىق قوللىنىشچان پروگراممىلارنى كۆرسەتتى ، بۇ فىزىكا ۋە ماتېرىيال ئىلمى ساھەسىدە ئىنتايىن ئاز ئۇچرايدۇ.ئادەتتىكى ماتېرىياللارنىڭ تەجرىبىخانىدىن رېئال تۇرمۇشقا ئۆتۈشىگە ئون يىلدىن ، ھەتتا ئون نەچچە يىل ۋاقىت كېتىدۇ.گرافېننىڭ ئىشلىتىلىشى نېمە؟ئىككى مىسالغا قاراپ باقايلى.

يۇمشاق سۈزۈك ئېلېكترود
نۇرغۇن ئېلېكتر ئۈسكۈنىلىرىدە سۈزۈك ئۆتكۈزگۈچ ماتېرىياللارنى ئېلېكترود ئورنىدا ئىشلىتىش كېرەك.ئېلېكترونلۇق سائەت ، ھېسابلىغۇچ ، تېلېۋىزور ، سۇيۇق كرىستال ئېكران ، سېزىمچان ئېكران ، قۇياش ئېنېرگىيەلىك باتارېيە تاختىسى ۋە باشقا نۇرغۇن ئۈسكۈنىلەر سۈزۈك ئېلېكترودنىڭ مەۋجۇتلۇقىدىن ئايرىلالمايدۇ.ئەنئەنىۋى سۈزۈك ئېلېكترود ئىندىي قەلەي ئوكسىد (ITO) نى ئىشلىتىدۇ.ئىندىينىڭ باھاسى يۇقىرى ۋە تەمىناتى چەكلىك بولغاچقا ، ماتېرىيال چۈرۈك ۋە ئەۋرىشىم بولمىغاچقا ، ئېلېكترود ۋاكۇئۇمنىڭ ئوتتۇرا قەۋىتىگە قويۇلۇشى كېرەك ، تەننەرخى بىر قەدەر يۇقىرى.ئۇزاقتىن بۇيان ، ئالىملار ئۇنىڭ ئورنىنى ئالماقچى بولۇۋاتىدۇ.سۈزۈكلۈك ، ياخشى ئۆتكۈزۈشچانلىقى ۋە ئاسان تەييارلىق قىلىش تەلىپىدىن باشقا ، ماتېرىيالنىڭ ئەۋرىشىملىكى ياخشى بولسا ، «ئېلېكترونلۇق قەغەز» ياكى باشقا قاتلىنىدىغان كۆرسىتىش ئۈسكۈنىلىرىنى ياساشقا ماس كېلىدۇ.شۇڭلاشقا ، جانلىقلىقمۇ ئىنتايىن مۇھىم تەرەپ.گرافېن شۇنداق ماتېرىيال بولۇپ ، سۈزۈك ئېلېكترودقا ئىنتايىن ماس كېلىدۇ.

كورېيە سامسۇڭ ۋە چېڭجۈنگۇەن ئۇنىۋېرسىتېتىنىڭ تەتقىقاتچىلىرى خىمىيىلىك ھور چۆكۈش ئارقىلىق دىئاگونالنىڭ ئۇزۇنلۇقى 30 دىيۇملۇق گرافېنغا ئېرىشىپ ، ئۇنى 188 مىكرو قېلىنلىقتىكى پولىئېتىلېن تېرېفتالات (PET) پىلاستىنكىسىغا يۆتكىلىپ ، گرافېننى ئاساس قىلغان سېزىمچان ئېكران ئىشلەپچىقاردى [4].تۆۋەندىكى رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك ، مىس ياپقۇچتا ئۆستۈرۈلگەن گرافېن ئالدى بىلەن ئىسسىقلىق تارتقۇچ لېنتىسى (كۆك سۈزۈك قىسمى) بىلەن باغلىنىدۇ ، ئاندىن مىس ياپقۇچ خىمىيىلىك ئۇسۇل بىلەن ئېرىپ كېتىدۇ ، ئاخىرىدا گرافېن قىزىتىش ئارقىلىق PET پىلاستىنكىسىغا يۆتكىلىدۇ. .

يېڭى فوتو ئېلېكتر ئىندۇكسىيە ئۈسكۈنىسى
گرافېننىڭ ئىنتايىن ئۆزگىچە ئوپتىكىلىق خۇسۇسىيىتى بار.گەرچە پەقەت بىرلا قەۋەت ئاتوم بولسىمۇ ، ئەمما ئۇ كۆرۈنگەن نۇردىن ئىنفىرا قىزىل نۇرغىچە بولغان پۈتكۈل دولقۇن ئۇزۇنلۇقىدىكى قويۇپ بېرىلگەن نۇرنىڭ% 2.3 نى سۈمۈرەلەيدۇ.بۇ ساننىڭ گرافېننىڭ باشقا ماتېرىيال پارامېتىرلىرى بىلەن مۇناسىۋىتى يوق بولۇپ ، كىۋانت ئېلېكترو دىنامىكىسى تەرىپىدىن بەلگىلىنىدۇ [6].سۈمۈرۈلگەن نۇر توشۇغۇچى (ئېلېكترون ۋە تۆشۈك) ھاسىل قىلىدۇ.گرافېندىكى توشۇغۇچىلارنىڭ پەيدا بولۇشى ۋە توشۇلۇشى ئەنئەنىۋى يېرىم ئۆتكۈزگۈچتىكىگە ئوخشىمايدۇ.بۇ گرافېننى ئۇلترا بىنەپشە نۇرلۇق ئىندۇكسىيە ئۈسكۈنىلىرىگە ئىنتايىن ماس كېلىدۇ.مۆلچەرلىنىشىچە ، بۇ خىل فوتو ئېلېكتر ئىندۇكسىيە ئۈسكۈنىسى 500ghz چاستوتىدا ئىشلىشى مۇمكىن.ئەگەر ئۇ سىگنال تارقىتىشقا ئىشلىتىلسە ، ئۇ سېكۇنتتا 500 مىليارد نۆل ياكى بىرنى يەتكۈزەلەيدۇ ھەمدە ئىككى كۆك نۇر دېسكىنىڭ مەزمۇنىنى بىر سېكۇنتتا يەتكۈزۈشنى تاماملايدۇ.

ئامېرىكىدىكى IBM توماس ج. ۋاتسون تەتقىقات مەركىزىنىڭ مۇتەخەسسىسلىرى گرافېن ئىشلىتىپ 10GHz چاستوتا ئىشلىتەلەيدىغان فوتو ئېلېكتر ئىندۇكسىيە ئۈسكۈنىلىرىنى ئىشلەپچىقاردى [8].ئالدى بىلەن ، «لېنتا يىرتىش ئۇسۇلى» ئارقىلىق 300 nm قېلىنلىقتىكى سىلىتسىي بىلەن يېپىلغان كرېمنىينىڭ ئاستى قىسمىغا گرافېن پارچىلىرى تەييارلاندى ، ئاندىن پاللادىي ئالتۇن ياكى تىتان ئالتۇن ئېلېكترود ئارىلىقى 1 مىكرون ، كەڭلىكى 250 nm.بۇنداق بولغاندا ، گرافېننى ئاساس قىلغان فوتو ئېلېكتر ئىندۇكسىيە ئۈسكۈنىسى ئېرىشىدۇ.

گرافېن فوتو ئېلېكتر ئىندۇكسىيە ئۈسكۈنىلىرى ۋە سىكانېرلاش ئېلېكترون مىكروسكوپ (SEM) نىڭ ئەمەلىي ئەۋرىشكىسىنىڭ سىخېما دىئاگراممىسى.رەسىمدىكى قارا قىسقا سىزىق 5 مىكرونغا ماس كېلىدۇ ، مېتال سىزىقلارنىڭ ئارىلىقى بىر مىكرون.

تەتقىقاتچىلار تەجرىبە ئارقىلىق ، بۇ مېتال گرافېن مېتال قۇرۇلما فوتو ئېلېكتر ئىندۇكسىيە ئۈسكۈنىسىنىڭ خىزمەت چاستوتىسى ئەڭ كۆپ بولغاندا 16ghz غا يېتىدىغانلىقىنى ، ھەمدە دولقۇن ئۇزۇنلۇقى 300 nm (ئۇلترا بىنەپشە نۇرغا يېقىن) دىن 6 مىكروون (ئىنفىرا قىزىل نۇر) غىچە يۇقىرى سۈرئەتتە خىزمەت قىلالايدىغانلىقىنى بايقىدى. ئەنئەنىۋى فوتو ئېلېكتر ئىندۇكسىيە تۇرۇبىسى ئۇزۇن دولقۇن ئۇزۇنلۇقى بىلەن ئىنفىرا قىزىل نۇرغا ئىنكاس قايتۇرالمايدۇ.گرافېن فوتو ئېلېكتر ئىندۇكسىيە ئۈسكۈنىلىرىنىڭ خىزمەت چاستوتىسى يەنىلا ياخشىلىنىش بوشلۇقىغا ئىگە.ئۇنىڭ ئەۋزەللىكى ئالاقىلىشىش ، يىراقتىن كونترول قىلىش ۋە مۇھىتنى نازارەت قىلىش قاتارلىق كەڭ قوللىنىشچان ئىستىقبالغا ئىگە قىلىدۇ.

ئۆزگىچە خۇسۇسىيەتكە ئىگە يېڭى ماتېرىيال بولۇش سۈپىتى بىلەن ، گرافېننى قوللىنىش تەتقىقاتى ئارقا-ئارقىدىن بارلىققا كەلمەكتە.ئۇلارنى بۇ يەردە ساناپ بېقىشىمىز تەس.كەلگۈسىدە ، گرافېندىن ياسالغان دالا ئېففېكتى تۇرۇبىسى ، گرافېندىن ياسالغان مولېكۇلا ئالماشتۇرغۇچ ۋە كۈندىلىك تۇرمۇشتا گرافېندىن ياسالغان مولېكۇلا تەكشۈرگۈچ بولۇشى مۇمكىن… تەجرىبىخانىدىن تەدرىجىي چىقىدىغان گرافېن كۈندىلىك تۇرمۇشتا پارقىرايدۇ.

بىز يېقىن كەلگۈسىدە گرافېن ئىشلىتىدىغان نۇرغۇن ئېلېكترونلۇق مەھسۇلاتلارنىڭ پەيدا بولۇشىنى ئۈمىد قىلالايمىز.ئەقلى ئىقتىدارلىق تېلېفونىمىز ۋە تور دەپتىرىمىزنى دومىلاپ ، قۇلىقىمىزغا قىسىپ ، يانچۇقىمىزغا سېلىۋالسا ياكى ئىشلەتمىگەن ۋاقىتتا بىلەكلىرىمىزگە ئوراپ قويسا ، بۇ نېمىدېگەن قىزىقارلىق ئىش ئىكەنلىكىنى ئويلاڭ!