Titul(y): Z?sk?n? p?nov?ho grafitu a grafenu

Katalogov? ??slo: 7

Hlavn? p?edm?t (?kola): chemie

Obor znalost? (V?): interstici?ln? slou?eniny v grafitu, nanoelektronika

V?znam: Nobelova cena byla ud?lena v roce 2010 za objev grafenu. Dlouho p?edt?m byla dostate?n? podrobn? studov?na jedine?n? t??da slou?enin - r?zn? interstici?ln? slou?eniny v grafitu, kter? se pou??vaj? zejm?na k z?sk?n? p?nov?ho grafitu a aktivn?ch materi?l? zpomaluj?c?ch ho?en?. Realizace projektov?ch prac? k z?sk?n? a studiu vlastnost? takov?ch materi?l? m??e v?razn? roz???it obzory studenta, nicm?n? z hlediska bezpe?nosti mus? b?t prov?d?na v ?zk? spolupr?ci s tutory.

Novinka: synt?za a studium chov?n? interkala?n?ch slou?enin na b?zi grafitu

??el: z?sk?n? interkala?n?ch slou?enin s neobvykl?mi chemick?mi a elektrofyzik?ln?mi vlastnostmi

1. studium literatury o struktu?e a vlastnostech grafitu, interstici?ln? slou?eniny v grafitu (GIC), synt?za a vlastnosti oxidu grafenu a grafenu, jejich praktick? vyu?it?

2. volba metod pro z?sk?n? SVG kyselinou dusi?nou, z?sk?n? p?nov?ho grafitu p?i tepeln?m zpracov?n? SVG

3. volba metod pro z?sk?n? oxidu grafenu

4. ?i?t?n? suspenze oxidu grafenu

5. Z?sk?v?n? grafenu chemickou redukc? oxidu grafenu nebo p?i jeho tepeln?m zpracov?n?

6. nanesen? grafenov?ch pl?tk? na pr?hledn? polymern? materi?l za ??elem z?sk?n? ohebn?ho pr?hledn?ho vodi?e

7. studium elektrick? a tepeln? vodivosti grafitu a p?nov?ho grafitu

Experiment?ln? p??stupy: p??prava interstici?ln?ch slou?enin v grafitu interakc? s koncentrovan?mi kyselinami, chemick? delaminace grafitu

Metodick? p??stupy: sezn?men? s chemi? nestechiometrick?ch slou?enin, interkala?n?mi slou?eninami, anizotropi? krystalov? m???ky, teori? chemick? vazby v uhl?kov?ch nanomateri?lech

Po?adovan? vlastn? ?inidla a zdroje: koncentrovan? kyseliny, ?ist? grafit, borohydrid sodn?, tepeln? za??zen?

Zvl?dnut? teoretick? l?tky studentem: struktura a vlastnosti uhl?kov?ch nanomateri?l? a perspektivy jejich praktick?ho vyu?it?, chemick? vazba v polyaromatick?ch slou?enin?ch, teorie hybridizace, kovalentn?, kovov?, van der Waalsovy s?ly

Studentsk? dovednosti: pr?ce s koncentrovan?mi kyselinami (po podrobn? instrukt??i, v ochran? k??e a o??, pod dohledem u?itele nebo lektora), pr?ce s tepeln?m za??zen?m,

P?edchoz? materi?l o ?koln?m vzd?l?vac?m programu: chemie uhl?ku, aromatick? slou?eniny, alotropie uhl?ku

Role u?itele: celkov? ??zen? projektu, p??m? ??ast na v?ech experimentech, podrobn? instrukt?? a kontrola dodr?ov?n? bezpe?nostn?ch p?edpis?

Mo?n? pomoc lektor?: poskytov?n? ?inidel, dal?? literatury, poradensk? pomoc

Bezpe?nostn? opat?en?: je nutn? pr?ce s ??ravinami a koncentrovan?mi kyselinami, v?e pouze pod pr?vanem, v tal?rech, rukavic?ch a br?l?ch, pouze za p??tomnosti u?itele nebo vychovatele

Pozn?mky: v p??pad? z?sk?n? grafenu je lze d?le zkoumat pomoc? mikroskopie atom?rn?ch sil a Ramanovy spektroskopie (ve spolupr?ci s univerzitou).

Idealizovan? struktura oxidu grafenu

Dal?? pr?ce klastru "Katalog t?mat projek?n? pr?ce" (hypertextov? navig?tor):

Modern? pr?myslov? procesy vyu??vaj? siln? kyseliny, z?sady a dokonce i plazmu, ale podle nov? metody americk?ch v?dc? je pot?eba pouze acetylenov? l?hev, kysl?kov? l?hev a jiskra.

Zleva doprava: Justin Wright, Chris Sorensen, Arjun Nepal

Grafen – vrstva uhl?ku o tlou??ce jednoho atomu – se n?hle stala jedn?m z nej??dan?j??ch materi?l? ve sv?t? ?pi?kov?ch technologi?. Mnoh?mi je vn?m?n jako v?el?k na ?e?en? probl?m? medic?ny a elektroniky. P?edpokl?d? se, ?e s grafenem z?skaj? baterie vy??? kapacitu, neur?ln? rozhran? se stanou realitou a l?ka?i se nau?? vyr?b?t unik?tn? prot?zy.

Nyn? je v?roba grafenu v pr?myslov?m m???tku velmi energeticky n?ro?n?m, slo?it?m a n?kladn?m procesem. Jedn? se bu? o odlupov?n? vrstev, kter? se prov?d? ru?n? v laborato??ch a nem??e se st?t pr?myslov?m ?e?en?m. Nebo pou?it? chemie, katalyz?tor? a zah??v?n? a? na 1000 stup?? Celsia, kter? je energeticky n?ro?n?.

Nej?ast?ji se z?sk?v? z p??rodn?ho materi?lu - pyrolytick?ho grafitu, kter? se redukuje na ?ist? uhl?k a n?sledn? mechanicky a chemicky zajist?, aby jednotliv? ??stice grafenu nebyly tlust?? ne? n?kolik vrstev. Ve v?robn?m procesu se pou??vaj? siln? kyseliny, z?sady, vznikaj? velmi vysok? teploty a tlaky. Proto je d?le?it? vznik levn? metody pro z?sk?n? tohoto materi?lu.

V?dci z Kansas State University ozn?mili objev levn?ho zp?sobu hromadn? v?roby grafenu. To vy?aduje pouze n?kolik dostupn?ch komponent: uhlovod?kov? plyn, kysl?k, zapalovac? sv??ka a spalovac? komora.

Pro z?sk?n? grafenu posta?? naplnit spalovac? komoru acetylenem nebo plynn?m ethylenem a kysl?kem a n?sledn? pomoc? automobilov? zapalovac? sv??ky zp?sobit detonaci plynn? sm?si. V tomto p??pad? bude vznikat grafen, kter? se bude pouze sb?rat ze st?n spalovac? komory. Proces z?sk?v?n? grafenu tedy spo??v? v explozi materi?l? s vysok?m obsahem uhl?ku.

Tuto metodu objevili v?dci zcela n?hodou. V?zkumn?ci vyv?jeli metodu v?roby uhl?kat?ho aerosolov?ho gelu. K tomu pou?ili v??e uveden? postup. Po detonaci se vytvo?ily saze, kter? se po prostudov?n? uk?zaly jako grafen. V?dci tvrd?, ?e tento materi?l nepl?novali z?skat, m?li jen ?t?st?.

Nov? zp?sob v?roby grafenu m? oproti aktu?ln? pou??van?m metod?m ?adu v?hod. Nevy?aduje pou?it? ?kodliv?ch chemik?li? a spoustu energie. Umo??uje tak? vyr?b?t grafen ve velk?ch mno?stv?ch a snadno ?k?lovat v?robu. Kone?n? je tato metoda v?hodn?j?? z ekonomick?ho hlediska.

Grafen je dvourozm?rn? alotropn? modifikace uhl?ku, ve kter? jsou v?echny atomy polo?eny v rovin? v ?ad?ch pravideln?ch ?esti?heln?k?.

Grafen, kter? byl poprv? z?sk?n v roce 2004, se uk?zal jako extr?mn? u?ite?n? materi?l pro elektroniku a energetiku. Je velmi pevn?, velmi tepeln? vodiv? a n?kter? jeho vlastnosti jsou obecn? jedine?n?: nap??klad grafen je materi?l s nejvy??? pohyblivost? elektron? ze v?ech zn?m?ch v?d?. Pr?v? tato vlastnost jej u?inila nepostradateln?m v elektronice, katalyz?torech, bateri?ch a kompozitn?ch materi?lech.

P?ihlaste se k odb?ru Qibble na Viberu a Telegramu, abyste m?li p?ehled o nejzaj?mav?j??ch ud?lostech.

A? do lo?sk?ho roku byl v?d? zn?m? jedin? zp?sob v?roby grafenu nanesen?m nejten?? vrstvy grafitu na lepic? p?sku a n?sledn? odstran?n? z?kladny. Tato technika se naz?v? „technika lepic? p?sky“. Ned?vno v?ak v?dci zjistili, ?e existuje efektivn?j?? zp?sob, jak nov? materi?l z?skat: jako z?klad za?ali pou??vat vrstvu m?di, niklu nebo k?em?ku, kter? se n?sledn? odstra?uje lept?n?m (obr. 2). T?mto zp?sobem vytvo?il t?m v?dc? z Koreje, Japonska a Singapuru obd?ln?kov? pl?ty grafenu o ???ce 76 centimetr?. Nejen?e v?dci vytvo?ili jak?si rekord pro velikost kousku jednovrstv? struktury uhl?kov?ch atom?, vytvo?ili tak? citliv? obrazovky zalo?en? na pru?n?ch listech.

Obr?zek 2: Z?sk?n? grafenu lept?n?m

Poprv? se grafenov? „vlo?ky“ poda?ilo fyzik?m z?skat a? v roce 2004, kdy byla jejich velikost pouh?ch 10 mikrometr?. P?ed rokem t?m Rodneyho Ruoffa z Texask? univerzity v Austinu ozn?mil, ?e se jim poda?ilo vytvo?it centimetrov? „od?ezky“ grafenu.

Ruoff a kolegov? deponovali atomy uhl?ku na m?d?nou f?lii pomoc? chemick? depozice z plynn? f?ze (CVD). V?zkumn?ci v laborato?i profesora Byun Hee Hong z univerzity Sunkhyunkhwan ?li d?le a zv?t?ili listy na velikost plnohodnotn? obrazovky. Nov? technologie „roll“ (zpracov?n? roll-to-roll) umo??uje z?skat dlouhou stuhu z grafenu (obr. 3).

Obr?zek 3: Obraz vrstven?ch grafenov?ch vrstev s vysok?m rozli?en?m z transmisn? elektronov? mikroskopie.

Vrstva adhezivn?ho polymeru byla um?st?na na horn? ??sti grafenov?ch list? fyziky, m?d?n? substr?ty byly rozpu?t?ny, pot? byl polymern? film odd?len - byla z?sk?na jedin? vrstva grafenu. Aby m?ly plechy v?t?? pevnost, v?dci stejn?m zp?sobem „vyrostli“ dal?? t?i vrstvy grafenu. Na konci byl v?sledn? „sendvi?“ o?et?en kyselinou dusi?nou pro zlep?en? vodivosti. Zcela nov? grafenov? list se polo?? na polyesterov? substr?t a proch?z? mezi vyh??van?mi v?lci (obr. 4).

Obr?zek 4: Roll technologie pro z?sk?n? grafenu

V?sledn? struktura propou?t?la 90 % sv?tla a m?la elektrick? odpor ni??? ne? u standardn?ho, ale st?le velmi drah?ho transparentn?ho vodi?e, oxidu india a c?nu (ITO). Mimochodem, pomoc? list? grafenu jako z?kladu dotykov?ch displej? v?dci zjistili, ?e jejich struktura je tak? m?n? k?ehk?.

Pravda, p?es v?echny ?sp?chy je komercializace technologi? st?le velmi daleko. Transparentn? f?lie z uhl?kov?ch nanotrubi?ek se ji? n?jakou dobu sna?? nahradit ITO, ale zd? se, ?e v?robci nemohou obej?t probl?m „mrtv?ch pixel?“, kter? se objevuj? na defektech filmu.

Vyu?it? grafen? v elektrotechnice a elektronice

Jas pixel? na ploch?ch obrazovk?ch je ur?en nap?t?m mezi dv?ma elektrodami, z nich? jedna je obr?cena k div?kovi (obr. 5). Tyto elektrody mus? b?t pr?hledn?. V sou?asn? dob? se k v?rob? pr?hledn?ch elektrod pou??v? oxid india dopovan? c?nem (ITO), ale ITO je drah? a nen? nejstabiln?j??m materi?lem. Krom? toho sv?t brzy vy?erp? sv? z?soby india. Grafen je pr?hledn?j?? a stabiln?j?? ne? ITO a grafenov? elektroda LCD ji? byla demonstrov?na.

Obr?zek 5: Jas grafenov?ch obrazovek jako funkce pou?it?ho nap?t?

Materi?l m? velk? potenci?l i v dal??ch oblastech elektroniky. V dubnu 2008 v?dci z Manchesteru p?edvedli nejmen?? grafenov? tranzistor na sv?t?. Dokonale spr?vn? vrstva grafenu ??d? odpor materi?lu a m?n? ho na dielektrikum. Je mo?n? vytvo?it mikroskopick? v?konov? sp?na? pro vysokorychlostn? nanotranzistor pro ??zen? pohybu jednotliv?ch elektron?. ??m men?? jsou tranzistory v mikroprocesorech, t?m je rychlej?? a v?dci doufaj?, ?e grafenov? tranzistory v po??ta??ch budoucnosti budou m?t velikost molekuly, vzhledem k tomu, ?e modern? technologie k?em?kov?ch mikrotranzistor? t?m?? dos?hla sv?ho limitu.

Grafen nen? jen v?born?m vodi?em elekt?iny. M? nejvy??? tepelnou vodivost: atomov? vibrace se snadno ???? uhl?kovou s?t? bun??n? struktury. Rozptyl tepla v elektronice je v??n? probl?m, proto?e existuj? limity pro vysok? teploty, kter?m elektronika vydr??. V?dci z University of Illinois v?ak zjistili, ?e tranzistory na b?zi grafenu maj? zaj?mavou vlastnost. Projevuj? termoelektrick? efekt, vedouc? ke sn??en? teploty za??zen?. To by mohlo znamenat, ?e elektronika na b?zi grafenu ud?l? z chladi?? a ventil?tor? minulost. Atraktivita grafenu jako perspektivn?ho materi?lu pro mikroobvody budoucnosti tak d?le roste (obr. 6).

Obr?zek 6: Sonda mikroskopu atom?rn?ch sil skenuj?c? povrch kontaktu grafen-kov za ??elem m??en? teploty.

Pro v?dce nebylo snadn? zm??it tepelnou vodivost grafenu. Vynalezli zcela nov? zp?sob m??en? jeho teploty um?st?n?m 3 mikrony dlouh?ho grafenov?ho filmu na p?esn? stejn? mal? otvor v krystalu oxidu k?emi?it?ho. F?lie byla pot? zah??t? laserov?m paprskem, co? zp?sobilo jej? vibrace. Tyto vibrace pomohly vypo??tat teplotu a tepelnou vodivost.

Vynal?zavost v?dc? nezn? mez?, pokud jde o vyu?it? fenomen?ln?ch vlastnost? nov? l?tky. V srpnu 2007 vznikl nejcitliv?j?? ze v?ech mo?n?ch senzor? na n?m zalo?en?ch. Je schopen reagovat na jednu molekulu plynu, co? pom??e v?as odhalit p??tomnost toxin? nebo v?bu?nin. Mimozemsk? molekuly pokojn? sestupuj? do grafenov? s?t? a vy?azuj? z n? elektrony nebo je p?id?vaj?. V d?sledku toho se m?n? elektrick? odpor grafenov? vrstvy, kter? v?dci m???. I ty nejmen?? molekuly jsou zachyceny silnou grafenovou s?t?. V z??? 2008 v?dci z Cornell University ve Spojen?ch st?tech demonstrovali, jak se grafenov? membr?na, stejn? jako ten nejten?? bal?n, nafukuje v d?sledku tlakov?ho rozd?lu n?kolika atmosf?r na obou stran?ch. Tato vlastnost grafenu m??e b?t u?ite?n? p?i ur?ov?n? pr?b?hu r?zn?ch chemick?ch reakc? a obecn? p?i studiu chov?n? atom? a molekul.

Z?sk?n? velk?ch pl?t? ?ist?ho grafenu je st?le velmi obt??n?, ale ?kol lze zjednodu?it, pokud je uhl?kov? vrstva sm?ch?na s jin?mi prvky. Na Northwestern University ve Spojen?ch st?tech byl grafit oxidov?n a rozpu?t?n ve vod?. V?sledkem byl materi?l podobn? pap?ru – pap?r z oxidu grafenu (obr. 7). Je to velmi t??k? a docela jednoduch? na v?robu. Oxid grafenu je vhodn? jako odoln? membr?na v bateri?ch a palivov?ch ?l?nc?ch.

Obr?zek 7: Pap?r z oxidu grafenu

Grafenov? membr?na je ide?ln?m substr?tem pro p?edm?ty studia pod elektronov?m mikroskopem. Bezchybn? bu?ky se v obrazech spojuj? do jednolit?ho ?ed?ho pozad?, na kter?m z?eteln? vystupuj? ostatn? atomy. Doposud bylo t?m?? nemo?n? rozli?it nejleh?? atomy v elektronov?m mikroskopu, ale s grafenem jako substr?tem jsou vid?t i mal? atomy vod?ku.

Mo?nosti vyu?it? grafenu jsou nekone?n?. Ned?vno fyzici z Northwestern University v USA p?i?li na to, ?e grafen lze sm?chat s plastem. V?sledkem je tenk?, superpevn? materi?l, kter? odol? vysok?m teplot?m a je nepropustn? pro plyny a kapaliny.

Rozsah jeho pou?it? je v?roba lehk?ch ?erpac?ch stanic, n?hradn?ch d?l? pro automobily a letadla, odoln?ch lopatek v?trn?ch turb?n. Plast lze pou??t k balen? potravin??sk?ch v?robk?, kter? je udr?? ?erstv? po dlouhou dobu.

Grafen je nejen nejten??, ale tak? nejodoln?j?? materi?l na sv?t?. V?dci z Kolumbijsk? univerzity v New Yorku to ov??ili um?st?n?m grafenu p?es drobn? d?rky v krystalu k?em?ku. Pot? se stisknut?m nejten?? diamantov? jehly pokusili zni?it vrstvu grafenu a zm??ili tlakovou s?lu (obr. 8). Uk?zalo se, ?e grafen je 200kr?t pevn?j?? ne? ocel. Pokud si p?edstav?te grafenovou vrstvu silnou jako potravin??sk? f?lie, odolala by tlaku hrotu tu?ky, na jej?m? opa?n?m konci by balancoval slon nebo auto.

Obr?zek 8: Tlak na jehlu grafenov?ho diamantu

Majitel? patentu RU 2572325:

Vyn?lez lze vyu??t k z?sk?n? materi?l? a prvk? nanoelektroniky, nanofotoniky, plynov?ch senzor? a laserov?ch syst?m? s ultrakr?tk?mi pulzy z??en?. Grafen se z?sk?v? exfoliac? grafitu v kapaln?m dus?ku. Povrch grafitov?ho ter?e je o?et?en paprskem pulzn?ho laserov?ho z??en? s dobou trv?n? pulsu cca 10 -13 s, pohybuj?c?m se po povrchu ter?e rychlost?, kter? zaji??uje 75% pokryt? bod? laserov?ch puls?. Metoda umo??uje z?skat grafenov? struktury r?zn?ch tvar? a velikost?, zaji??uj?c? vysokou produktivitu a ?etrnost v?robn?ho procesu k ?ivotn?mu prost?ed?. 2 nemocn?.

Vyn?lez se t?k? v?roby uhl?kov?ch nanostruktur a lze jej pou??t k z?sk?n? grafenu pro pou?it? jako z?klad pro materi?ly a prvky nanoelektroniky, nanofotoniky, plynov?ch senzor? a laserov?ch syst?m? s ultrakr?tk?mi pulzy z??en?.

V?echny v sou?asnosti zn?m? zp?soby z?sk?v?n? grafenu lze rozd?lit do dvou skupin: synt?za a separace. Prvn? skupina zahrnuje takov? metody, jako je synt?za grafenu chemickou depozic? z plynn? f?ze, v?roba grafenu v elektrick?m oblouku, tepeln? rozklad karbidu k?em?ku, epitaxn? r?st na kovov?m povrchu atd. Umo??uj? vytv??et vysoce kvalitn? grafen, ale jsou pom?rn? ?asov? a finan?n? n?ro?n?, proto?e vy?aduj? pou?it? slo?it?ho specifick?ho za??zen? a spln?n? p??sn?ch technologick?ch podm?nek. Z?sk?n? voln?ho grafenu p?itom vy?aduje speci?ln? separa?n? a purifika?n? postupy. Druh? skupina kombinuje takov? metody, jako je mikromechanick? separace grafitu, separace grafitu v kapaln? f?zi, oxidace grafitu atd. Jsou snadn?ji implementovateln?, ale maj? zna?n? nev?hody. Jedn? se p?edev??m o mal? zlomek produkce grafenu po?adovan? kvality a nutnosti jeho ?i?t?n? od doprovodn?ho materi?lu a pou?it?ch technologick?ch m?di? (Eletsky A.V., Iskandarova I.M., Knizhnik A.A. et al. Graphene: production methods a termofyzik?ln? vlastnosti Uspekhi fizicheskikh nauk, 2011, sv. 181, ?. 3, s. 233-250).

Zn?m? zp?sob formov?n? grafenu exfoliac? grafitu (viz patent US 20130102084 A1, IPC C01B 31/04, H01L 51/00, H01L 51/42, publikov?no: 25.04.2013), kter? kombinuje ?adu mo?nost? zahrnuj?c?ch zaveden? do prostoru mezi atomov? vrstvy grafitov? vzorek roztok? sol? kov? (Li, Al, Fe, Cu) v organick?ch rozpou?t?dlech (propylenkarbon?t, N,N-dimethylformamid, dimethylsulfoxid). Ionty a molekuly organick?ch rozpou?t?del roz?i?uj? prostor mezi atomov?mi vrstvami, co? umo??uje jejich odd?len? vlivem vn?j?? hnac? s?ly, kter? m??e b?t elektrochemick?, tepeln?, mikrovlnn?, solvotermick?, akustickochemick? nebo akustick? povahy.

Nev?hodou t?to metody je n?zk? produktivita z d?vodu dlouh?ho trv?n? etap jej? realizace (expanze grafitu, zpracov?n? vn?j?? hnac? silou, ?i?t?n? z?skan?ho grafenu). ?pln? ?i?t?n? grafenu od organick?ch rozpou?t?del nav?c nen? dosa?iteln?.

Existuje tak? zp?sob v?roby grafenu pomoc? elektromagnetick?ho z??en? (viz US patent 20130056346 A1, IPC C01B 31/02, B01J 19/12, B82Y 40/00, publ.: 03/07/2013). Tato metoda zahrnuje p?em?nu oxidu grafitu na grafen p?i jeho zah??t? p?soben?m koncentrovan?ho elektromagnetick?ho z??en? (v?etn? laserov?ho z??en?).

Nev?hodou t?to metody je, ?e v?choz? surovinou pro z?sk?n? grafenu je speci?ln? p?ipraven? mikrodispergovan? pr??ek oxidu grafitu, jeho? v?roba je spojena se slo?it?mi chemicko-mechanick?mi procesy a pou??v?n?m ekologicky nebezpe?n?ch ?inidel.

Je zn?ma metoda v?roby uhl?kov?ch nanostruktur v kryogenn?ch kapalin?ch (viz Mortazavi S.Z., P. Parvin, Reyhani A. Fabrication of graphene based on Q-switched Nd:YAG laserov? ablace grafitov?ho ter?e v kapaln?m dus?ku. Laser Physics Review Letters, 2012, Vol. 9, No. 7, S. 547-552 (prototyp)), ve kter?m se grafen z?sk?v? laserovou ablac? grafitov?ho ter?e um?st?n?ho v kapaln?m dus?ku pomoc? pulzn? Q-switched nanosekundy Nd:YAG laser.

Mezi nev?hody t?to metody pat?? skute?nost, ?e v?roba grafenu vy?aduje dlouhou dobu (20 minut) a povrch c?le je o?et?en stacion?rn?m laserov?m paprskem, kter? omezuje plochu synt?zy na hranice bodu zaost?en? z??en?. Kombinace t?chto nedostatk? sni?uje v?kon uva?ovan? metody.

Technick?m v?sledkem vyn?lezu je zv??en? produktivity procesu v?roby grafenu v jednom cyklu zpracov?n? bez pou?it? chemik?li?, kter? vy?aduj? dodate?n? ?i?t?n? v?sledn?ho materi?lu.

Technick?ho v?sledku je dosa?eno t?m, ?e ve zp?sobu v?roby grafenu je proces prov?d?n v kapaln?m dus?ku za pou?it? pulzn?ho laserov?ho z??en? a povrch grafitu je o?et?en paprskem laserov?ho z??en? s dobou trv?n? pulzu ??dov? 10 - 13 s, pohybuj?c? se nad c?lov?m povrchem rychlost?, kter? poskytuje 75% bodov? p?ekryt? vystaven? laserov?m pulz?m.

Na OBR. 1 ukazuje obr?zek grafenov?ch struktur z?skan?ch pomoc? vyn?lezu laserovou delaminac? vysoce orientovan?ho pyrolytick?ho grafitu (HOPG). Na OBR. 2 ukazuje obr?zek grafenov?ch struktur z?skan?ch pou?it?m vyn?lezu p?i laserov? delaminaci skeln?ho uhl?ku. Obr?zky byly z?sk?ny pomoc? 3D rastrovac?ho elektronov?ho mikroskopu Quanta 200.

Metoda je realizov?na pomoc? TETA-10 ytterbiov?ho femtosekundov?ho laseru. Tento laser zaji??uje zpracov?n? materi?l? z??en?m o vlnov? d?lce 1029 nm, d?lkou pulsu 300 fs a energi? na puls 150 mJ. Opakovac? frekvence laserov?ho pulsu je 10 kHz. Grafitov? povrch je upraven v kapaln?m dus?ku, kter? jej pokr?v? vrstvou o tlou??ce cca 1 cm Pr?m?r laserov?ho z??en? na povrchu grafitu je 100 mm.

P?i testov?n? metody byly jako v?choz? materi?l (c?lov? materi?l) pro z?sk?n? grafenu pou?ity n?sleduj?c? modifikace grafitu: vysoce orientovan? pyrolytick? grafit VOPG-1.7-10x10x1-1 a sklovit? uhl?k SU-2000.

Povrchov? ?prava v?choz?ho materi?lu se prov?d? v re?imu skenov?n?. Rychlost laserov?ho paprsku na c?lov?m povrchu je 0,25 m/s. P?i t?to rychlosti skenov?n? je zaji?t?no 75% pokryt? bod? laserov?mi pulsy, co? odpov?d? zpracov?n? ka?d?ho povrchov?ho prvku v laserov? stop? ?ty?mi radia?n?mi pulsy (krom? po??te?n? a kone?n? f?ze laserov? stopy). P?i ni???m stupni dopadu nedoch?z? k odlupov?n? grafenu a p?i vy???m stupni za??n? siln? destrukce c?lov?ho povrchu a z?rove? odlupovan?ho uhl?kov?ho materi?lu. Mno?stv? z?skan?ho grafenov?ho materi?lu se zvy?uje ?m?rn? k plo?e povrchu grafitov?ho ter?e vystaven?ho laserov?mu zpracov?n?. Zv?t?en? o?et?ovan? plochy zaji??uje v?cepr?chodov? oza?ov?n? grafitov?ho povrchu se vzd?lenost? mezi st?edov?mi liniemi laserov?ch stop 100 mm, co? umo??uje vyhnout se jejich p?ekr?v?n? a destrukci exfoliovan?ch grafenov?ch struktur.

V d?sledku implementace metody doch?z? k odlupov?n? grafenu o tlou??ce cca 10 nm z povrchu grafitov?ho ter?e. V p??pad? pou?it? HOPG jako v?choz?ho materi?lu se grafen z?sk?v? ve form? p?sk? a? 50 µm ?irok?ch a v?ce ne? 150 µm dlouh?ch a desek libovoln?ho tvaru s charakteristickou velikost? a? 150 µm. V p??pad? pou?it? skeln?ho uhl?ku jako v?choz?ho materi?lu se grafen z?sk?v? ve form? hrudek s vysoce vyvinut?m voln?m povrchem a charakteristickou velikost? cca 1 mm.

Po dokon?en? v?robn?ho procesu je grafenov? materi?l uchov?v?n v p?irozen?ch podm?nk?ch, dokud se kapaln? dus?k zcela neodpa??, pot? se stane dostupn?m pro dal?? v?zkum a pou?it?.

Navr?en? metoda tedy umo?n? z?skat grafenov? struktury r?zn?ch tvar? a velikost? s vysokou produktivitou a ?etrnost? k ?ivotn?mu prost?ed? v?robn?ho procesu.

Zp?sob v?roby grafenu v kapaln?m dus?ku za pou?it? pulzn?ho laserov?ho z??en?, vyzna?uj?c? se t?m, ?e povrch grafitu je o?et?en paprskem laserov?ho z??en? s dobou trv?n? pulzu asi 10-13 s, pohybuj?c?m se po c?lov?m povrchu rychlost?, kter? poskytuje 75% p?ekryt? laserov?ch pulzn?ch bod?.

Podobn? patenty:

Vyn?lez lze vyu??t p?i v?rob? elektronick?ch a optoelektronick?ch za??zen? a tak? sol?rn?ch ?l?nk?. P?vodn? grafit se disperguje jehlov?n?m, aby se z?skal disperzn? produkt obsahuj?c? grafen a grafitov? prvky.

Vyn?lez se t?k? oblasti tvorby a v?roby uhl?kov?ch materi?l? s vysok?mi fyzik?ln?mi a mechanick?mi vlastnostmi, zejm?na uhl?k-uhl?kov?ch kompozitn?ch materi?l? na b?zi tkan?ch v?ztu?n?ch plniv z vysokomodulov?ch uhl?kov?ch vl?ken a uhl?kov? matrice vytvo?en? ze smol b?hem karbonizace a n?sledn? vysok? -teplotn? o?et?en?.

Vyn?lez m??e b?t pou?it p?i v?rob? konstruk?n?ch materi?l?. Zp?sob skl?d?n? uhl?kem vyp?len?ch velkorozm?rov?ch p???ez? z jemnozrnn?ho grafitu izostatick?ho lisov?n? p?i grafitizaci zahrnuje jejich uspo??d?n? svisle i vodorovn? p?es j?dro do sloupc? odd?len?ch od sebe vrstvami j?drov? v?pln? o tlou??ce p?ibli?n? 0,2 pr?m?ru pr?zdn? m?sto.

Vyn?lez m??e b?t pou?it pro v?robu tepeln? expandovan?ho grafitu (TEG) a materi?l? zpomaluj?c?ch ho?en?. P?vodn? pr??kov? grafit se zpracuje oxida?n?m roztokem obsahuj?c?m n?sleduj?c? slo?ky v pom?ru g/g grafitu: kyselina s?rov? 2,0-5,0; dusi?nan amonn? 0,04-0,15; karbamid 0,04-0,15.

Vyn?lez m??e b?t pou?it v l?ka?stv?, biologii a zem?d?lstv? jako chemick? n?doby pro skladov?n? a p?epravu l?tek. Grafit je fluorov?n fluoroxidanty - chlorem nebo fluoridem bromit?m v rozpou?t?dle inertn?m k uveden?m fluoroxidant?m, kter?m je tetrachlormethan nebo freon.

Vyn?lez se t?k? v?roby vysokohustotn? keramiky na b?zi tetragon?ln?ho oxidu zirkoni?it?ho. Vyvinut? materi?ly lze pou??t k z?sk?n? v?robk? odoln?ch proti opot?eben?, ?ezn?ch n?stroj?, keramick?ch lo?isek, l?ka?sk?ch neresorbovateln?ch implant?t?.

Vyn?lez se t?k? oblasti organick? chemie a vysokomolekul?rn?ch kompozitn?ch materi?l? na b?zi organick?ch slou?enin s vysokou teplotou rozkladu a lze je pou??t jako povlaky odoln? v??i teplotn?m vliv?m.

Aerogely, kalcinovan? produkty a produkty s krystalickou strukturou obsahuj?c? Zr02 Oblast techniky Vyn?lez se t?k? aerogel?, kalcinovan?ch produkt? a produkt? s krystalickou strukturou obsahuj?c? Zr02, kter? lze pou??t ve stomatologii. Zp?sob v?roby aerogelu zahrnuje kroky poskytnut? prvn?ho solu oxidu zirkoni?it?ho obsahuj?c?ho krystalick? ??stice oxidu kovu charakterizovan?ho pr?m?rnou velikost? prim?rn?ch ??stic ne v?t?? ne? 50 nanometr?, p?id?n? radik?ln? reaktivn?ho povrchov?ho modifik?toru k solu oxidu zirkoni?it?ho, aby se z?skal radik?lov? polymerovateln? povrch. -modifikovan? sol oxid zirkoni?it?, p?id? se inici?tor radik?lov? polymerace, zah?eje se za vzniku gelu, alkohol, pokud je p??tomen, se extrahuje z gelu superkritickou extrakc? za vzniku aerogelu.

Vyn?lez se t?k? oblasti nanotechnologie a nanomateri?l?. Nanorozm?rn? k?em?kov? pr??ek se z?sk?v? lept?n?m monokrystalick?ho k?em?ku v elektrochemick? leptac? cele protielektrodou ve tvaru U z nerezov? oceli, n?sledn?m mechanick?m odd?len?m por?zn? vrstvy od substr?tu, jej?m rozemlet?m v isopropylalkoholu v ultrazvukov? l?zni a vysu?en?m v p??rodn?ch podm?nk?ch, p?i?em? jako elektrolyt se pou??v? roztok dimethylformamid s p??davkem kyseliny fluorovod?kov? a 20 % obj. peroxidu vod?ku (30 %).

Vyn?lez lze vyu??t k z?sk?n? materi?l? a prvk? nanoelektroniky, nanofotoniky, plynov?ch senzor? a laserov?ch syst?m? s ultrakr?tk?mi pulzy z??en?. Grafen se z?sk?v? exfoliac? grafitu v kapaln?m dus?ku. Povrch grafitov?ho ter?e je o?et?en paprskem pulzn?ho laserov?ho z??en? s dobou trv?n? pulzu asi 10-13 s, pohybuj?c?m se po povrchu c?le rychlost?, kter? zaji??uje pokryt? bod? laserov?ch pulz?. Metoda umo??uje z?skat grafenov? struktury r?zn?ch tvar? a velikost?, zaji??uj?c? vysokou produktivitu a ?etrnost v?robn?ho procesu k ?ivotn?mu prost?ed?. 2 nemocn?.

Grafemne (anglicky graphene) je vrstva atom? uhl?ku spojen?ch pomoc? sp? vazeb do hexagon?ln? dvourozm?rn? krystalov? m???ky. M??e b?t reprezentov?n jako jedna rovina grafitu, odd?len? od objemov?ho krystalu. Odhaduje se, ?e grafen m? vysokou mechanickou tuhost a dobrou tepelnou vodivost (~1 TPa a ~5x10 3 W·m·1·K·1, v tomto po?ad?). Vysok? mobilita proudov?ch nosi?? p?i pokojov? teplot? z n?j ?in? slibn? materi?l pro pou?it? v r?zn?ch aplikac?ch, zejm?na jako budouc? z?klad pro nanoelektroniku a mo?nou n?hradu k?em?ku v integrovan?ch obvodech.

Hlavn? v sou?asnosti dostupn? metoda pro z?sk?v?n? grafenu je zalo?ena na mechanick?m ?t?pen? nebo exfoliaci grafitov?ch vrstev. Umo??uje z?skat vzorky nejvy??? kvality s vysokou mobilitou nosi?e. Tato metoda nezahrnuje pou?it? ve velk?m m???tku, proto?e se jedn? o ru?n? postup. Dal?? zn?mou metodou je metoda tepeln?ho rozkladu substr?tu z karbidu k?em?ku, kter? je mnohem bl??e pr?myslov? v?rob?. Vzhledem k tomu, ?e grafen byl poprv? z?sk?n teprve v roce 2004, nebyl dosud dostate?n? prozkoum?n a p?itahuje zv??en? z?jem.

Tento materi?l nen? jen kusem jin?ch alotropn?ch modifikac? uhl?ku: grafit, diamant - vzhledem ke zvl??tnostem energetick?ho spektra nosi?? vykazuje specifick?, na rozd?l od jin?ch dvourozm?rn?ch syst?m?, elektrofyzik?ln? vlastnosti.

Historie objev?

R??e. jeden.

Grafen je dvourozm?rn? krystal skl?daj?c? se z jedn? vrstvy atom? uhl?ku uspo??dan?ch v hexagon?ln? m???ce. Jeho teoretick? v?zkum za?al dlouho p?edt?m, ne? byly z?sk?ny skute?n? vzorky materi?lu, proto?e grafen lze sestavit do trojrozm?rn?ho grafitov?ho krystalu. Grafen je z?kladem pro konstrukci teorie tohoto krystalu. Grafit je polokov, p?sov? struktura grafenu rovn?? postr?d? zak?zan? p?smo a v m?stech kontaktu mezi valen?n?m p?sem a p?smem vodivosti je energetick? spektrum elektron? a d?r line?rn? jako funkce vlnov?ho vektoru. Takov? spektrum maj? bezhmotn? fotony a ultrarelativistick? ??stice a tak? neutrina. Proto ??kaj?, ?e efektivn? hmotnost elektron? a d?r v grafenu v bl?zkosti bodu kontaktu z?n je rovna nule. Zde v?ak stoj? za zm?nku, ?e navzdory podobnosti foton? a bezhmotn?ch nosi?? existuje v grafenu n?kolik v?znamn?ch rozd?l?, d?ky kter?m jsou nosi?e v grafenu jedine?n? ve sv? fyzik?ln? povaze, konkr?tn?: elektrony a d?ry jsou fermiony a jsou nabit?. V sou?asn? dob? neexistuj? mezi zn?m?mi element?rn?mi ??sticemi ??dn? analogy pro tyto bezhmotn? nabit? fermiony.

Pokusy z?skat grafen p?ipojen? k jin?mu materi?lu za?aly experimenty s jednoduchou tu?kou a pokra?ovaly pou?it?m mikroskopu atom?rn?ch sil k mechanick?mu odstran?n? vrstev grafitu, ale nebyly ?sp??n?. Pou?it? grafitu s ciz?mi atomy zapu?t?n?mi (interkalovan? grafit) do mezirovinn?ho prostoru (slou?? ke zv?t?en? vzd?lenosti mezi sousedn?mi vrstvami a jejich rozd?len?) tak? nevedlo k v?sledku.

Stabilizace dvourozm?rn?ho filmu bylo dosa?eno d?ky p??tomnosti vazby s tenkou dielektrickou vrstvou Si02, analogicky s tenk?mi vrstvami p?stovan?mi pomoc? MBE. Vodivost, Shubnikov-de Haas?v jev a Hall?v jev byly m??eny poprv? u vzork? sest?vaj?c?ch z uhl?kov?ch film? s atom?rn? tlou??kou.

Metoda exfoliace je pom?rn? jednoduch? a flexibiln?, proto?e umo??uje pracovat se v?emi vrstven?mi krystaly, tedy t?mi materi?ly, kter? se jev? jako slab? (ve srovn?n? s silami v rovin?) spojen? vrstvy dvourozm?rn?ch krystal?.

??tenka

R??e. 2.

Kousky grafenu se z?sk?vaj? mechanick?m p?soben?m na vysoce orientovan? pyrolytick? grafit nebo kish grafit. Nejprve se mezi lepic? p?sky um?st? tenk? vrstvy grafitu a tenk? vrstvy grafitu se znovu a znovu od?t?p?vaj?, dokud nen? z?sk?na dostate?n? tenk? vrstva (mezi mnoha f?liemi mohou b?t i jednovrstv?, kter? jsou zaj?mav?). Po odlepen? se lepic? p?ska s tenk?mi vrstvami grafitu a grafenu p?itla?? na oxidovan? k?em?kov? substr?t. V tomto p??pad? je obt??n? z?skat film ur?it? velikosti a tvaru v pevn?ch ??stech substr?tu (horizont?ln? rozm?ry film? jsou obvykle asi 10 mm). Filmy nalezen? optick?m mikroskopem (jsou sotva viditeln? p?i tlou??ce dielektrika 300 nm) jsou p?ipraveny pro m??en?. Pomoc? mikroskopu atom?rn?ch sil se ur?? skute?n? tlou??ka grafitov?ho filmu (u grafenu se m??e li?it v rozmez? 1 nm). Pomoc? elektronov? litografie a reaktivn?ho plazmatu se nastavuje tvar filmu pro elektrofyzik?ln? m??en? (Hall?v m?stek pro m??en? magnetotransportu).

Zp?sob z?sk?n? grafenu zapu?t?n?ho do polymern? matrice. Je t?eba zm?nit dv? dal?? metody: radiofrekven?n? plazmochemick? depozice z plynn? f?ze (PECVD), r?st za vysok?ho tlaku a teploty (HPHT). Z t?chto metod lze k z?sk?n? velkoplo?n?ch film? pou??t pouze posledn?.

Tepeln?m rozkladem povrchu SiC substr?tu vznik? grafitov? film (tento zp?sob z?sk?v?n? grafenu je mnohem bli??? pr?myslov? v?rob?) a kvalita narostl?ho filmu z?vis? na stabilizaci krystalu: C-stabilizovan? nebo Si- stabilizovan? povrch - v prvn?m p??pad? je kvalita f?li? vy??? . Ukazuje se, ?e i p?es skute?nost, ?e tlou??ka grafitov? vrstvy je v?ce ne? jedna monovrstva, na veden? se pod?l? pouze jedna vrstva v bezprost?edn? bl?zkosti substr?tu, proto?e na rozhran? SiC-C vznik? nekompenzovan? n?boj v d?sledku rozd?l v pracovn?ch funkc?ch obou materi?l?. Uk?zalo se, ?e vlastnosti takov?ho filmu jsou ekvivalentn? vlastnostem grafenu.

Existuje n?kolik zp?sob?, jak z?skat grafen, kter? lze rozd?lit do t?? velk?ch skupin. Do prvn? skupiny pat?? mechanick? metody z?sk?v?n? grafenu, z nich? hlavn? je mechanick? exfoliace, kter? je v sou?asnosti (2008) nejroz???en?j?? metodou v?roby velk?ch vzork? o velikosti ~10 mm vhodnou pro transportn? a optick? m??en?. Do druh? skupiny metod pat?? chemick? metody, kter? se vyzna?uj? vysok?m procentem materi?lov? v?t??nosti, ale mal?mi velikostmi filmu ~10–100 nm. Do posledn? jmenovan? skupiny pat?? epitaxn? metody a metoda tepeln?ho rozkladu SiC substr?tu, d?ky kter? lze p?stovat grafenov? filmy.

Mechanick? metody

Highly Oriented Pyrolytic Graphite (zkratka HOPG znamen? Highly Oriented Pyrolytic Graphite, co? je vysoce orientovan? forma pyrolytick?ho grafitu s ?hlov?m rozptylem v ose c men??m ne? 1 stupe?. B??n? se pou??v? jako kalibra?n? n?stroj pro mikroskopick? studie, jako je skenov?n? tunelovac? mikroskopie nebo mikroskopie atom?rn? s?ly Komer?n? HOPG se obvykle vyr?b? ??h?n?m na 3300K HOPG se chov? jako velmi ?ist? kov Dob?e odr??? sv?tlo a je dobr?m vodi?em elekt?iny, ale je velmi k?ehk? HOPG byl pou?it jako substr?t v mnoha v?deck?ch experimentech a? ~ 100 um. Nejprve se mezi lepic? p?sky um?st? tenk? vrstvy grafitu a tenk? vrstvy grafitu se znovu a znovu od?t?p?vaj?, dokud se nedos?hne dostate?n? tenk? vrstvy (mezi mnoha f?liemi mohou b?t i jednovrstv?, kter? jsou zaj?mav?). Po odlepen? se lepic? p?ska s tenk?mi vrstvami grafitu a grafenu p?itla?? na oxidovan? k?em?kov? substr?t. V tomto p??pad? je obt??n? z?skat film ur?it? velikosti a tvaru v pevn?ch ??stech substr?tu (horizont?ln? rozm?ry film? jsou obvykle asi 10 mm). Filmy nalezen? optick?m mikroskopem (jsou sotva viditeln? p?i tlou??ce dielektrika 300 nm) jsou p?ipraveny pro m??en?. Pomoc? mikroskopu atom?rn?ch sil se ur?? skute?n? tlou??ka grafitov?ho filmu (u grafenu se m??e li?it v rozmez? 1 nm). Grafen lze tak? ur?it pomoc? Ramanova rozptylu sv?tla nebo m??en?m kvantov?ho Hallova jevu. Pomoc? elektronov? litografie a reaktivn?ho plazmatu se nastavuje tvar filmu pro elektrofyzik?ln? m??en? (Hall?v m?stek pro m??en? magnetotransportu).

Dal?? metodou je, ?e oxidovan? k?em?kov? substr?t se pokryje epoxidov?m lepidlem (p?i pr?ci byla pou?ita vrstva o tlou??ce ~10 µm) a tenk? grafitov? deska se p?itla?? na lepidlo pomoc? lisu. Po odstran?n? grafitov? desti?ky lepic? p?skou z?st?vaj? na lepic? plo?e m?sta s grafenem a grafitem. Tlou??ka grafitu byla stanovena pomoc? Ramanova rozptylu a drsnost grafenu byla m??ena mikroskopem atom?rn?ch sil, kter? se uk?zala b?t pouze 0,16 nm (polovina drsnosti grafenu na k?em?kov?m substr?tu).

Epitaxe a rozklad

Je t?eba zm?nit dv? dal?? metody: radiofrekven?n? plazmochemick? depozice z plynn? f?ze (PECVD), r?st za vysok?ho tlaku a teploty (HPHT). Z t?chto metod lze k z?sk?n? velkoplo?n?ch film? pou??t pouze posledn?.

Tepeln?m rozkladem povrchu SiC substr?tu vznik? grafitov? film (tento zp?sob z?sk?v?n? grafenu je mnohem bli??? pr?myslov? v?rob?) a kvalita narostl?ho filmu z?vis? na stabilizaci krystalu: C-stabilizovan? nebo Si- stabilizovan? povrch - v prvn?m p??pad? je kvalita f?li? vy??? . Navzdory skute?nosti, ?e tlou??ka grafitov? vrstvy je v?ce ne? jedna monovrstva, na veden? se pod?l? pouze jedna vrstva v bezprost?edn? bl?zkosti substr?tu, proto?e na rozhran? SiC-C vznik? nekompenzovan? n?boj v d?sledku rozd?lu v pr?ci. funkce obou materi?l?. Uk?zalo se, ?e vlastnosti takov?ho filmu jsou ekvivalentn? vlastnostem grafenu.

Grafen lze p?stovat na kovov?ch substr?tech ruthenia a iridia.

Jin? metody

Pokud se mezi elektrody um?st? krystal pyrolytick?ho grafitu a substr?t, pak je mo?n? zajistit, aby se kousky grafitu z povrchu, mezi nimi? mohou b?t filmy o atom?rn? tlou??ce, mohly p?soben?m elektrick?ho pole p?esunout do oxidovan? k?em?kov? substr?t. Aby se zabr?nilo pr?razu (mezi elektrodami bylo aplikov?no nap?t? 1 a? 13 kV), byla mezi elektrody tak? um?st?na tenk? sl?dov? deska.

K z?sk?n? tenk?ch vrstev grafitu a? jednovrstv?ch film? se pou??v? ur?it? kombinace mechanick? metody (grafitov? ty?inka je naps?na na povrch k?em?kov?ho substr?tu, p?i?em? p?i destrukci zanech?vaj? filmy) a n?sledn?ho vysokoteplotn?ho ??h?n? (~1100 K). .

Mo?n? aplikace

P?edpokl?d? se, ?e na z?klad? grafenu je mo?n? navrhnout balistick? tranzistor. Byl z?sk?n tranzistor s efektem pole na b?zi grafenu a tak? kvantov? interferen?n? za??zen?. V?dci v???, ?e d?ky jejich ?sp?ch?m se brzy objev? nov? t??da grafenov? nanoelektroniky se z?kladn? tlou??kou tranzistoru a? 10 nm. Tento tranzistor m? velk? svodov? proud, to znamen?, ?e nen? mo?n? odd?lit dva stavy s uzav?en?m a otev?en?m kan?lem.

Nen? mo?n? p??mo pou??t grafen k vytvo?en? tranzistoru s efektem pole bez svodov?ch proud? kv?li absenci zak?zan?ho p?sma v tomto materi?lu, proto?e nen? mo?n? dos?hnout v?znamn?ho rozd?lu v odporu p?i jak?mkoli nap?t? p?iveden?m na br?nu, tj. nen? mo?n? nastavit dva stavy vhodn? pro bin?rn? logiku: vodiv? a nevodiv? . Nejprve je pot?eba n?jak?m zp?sobem vytvo?it zak?zan? p?s o dostate?n? ???ce p?i provozn? teplot? (aby tepeln? buzen? nosi?e p?isp?valy nepatrn? ke vodivosti). V pr?ci je navr?en jeden z mo?n?ch zp?sob?. Tento ?l?nek navrhuje vytvo?it tenk? prou?ky grafenu o takov? ???ce, aby d?ky efektu kvantov? velikosti posta?oval zak?zan? p?s pro p?echod do dielektrick?ho stavu (uzav?en? stav) za??zen? p?i pokojov? teplot? (28 meV odpov?d? ???ka p?su 20 nm). D?ky vysok? pohyblivosti (to znamen?, ?e pohyblivost je vy??? ne? u k?em?ku pou??van?ho v mikroelektronice) 10 4 V cm?1 s?1 bude rychlost takov?ho tranzistoru znateln? vy???. Navzdory skute?nosti, ?e toto za??zen? je ji? schopn? fungovat jako tranzistor, br?na pro n?j je?t? nebyla vytvo?ena.

Dal?? oblast? pou?it? je pou?it? grafenu jako velmi citliv?ho senzoru pro detekci jednotliv?ch chemick?ch molekul p?ipojen?ch k povrchu filmu.

Dal?? slibnou oblast? pou?it? grafenu je jeho pou?it? pro v?robu elektrod v ionistorech (superkondenz?torech) pro pou?it? jako dob?jec? zdroje proudu.