Titulli(et): Marrja e grafitit dhe grafenit t? shkum?zuar

Numri i katalogut: 7

L?nda kryesore (shkoll?): kimis?

Fusha e dijes (universitare): komponimet intersticiale n? grafit, nanoelektronik?

R?nd?sia: ?mimi Nobel u dha n? vitin 2010 p?r zbulimin e grafenit. Shum? koh? p?rpara k?saj, nj? klas? unike e komponimeve u studiua me detaje t? mjaftueshme - komponime t? ndryshme nd?rsticiale n? grafit, t? cilat, n? ve?anti, p?rdoren p?r t? marr? grafit t? shkum?zuar dhe materiale aktive kund?r zjarrit. Zbatimi i pun?s s? projektit p?r marrjen dhe studimin e vetive t? materialeve t? tilla mund t? zgjeroj? ndjesh?m horizontet e studentit, megjithat?, nga pik?pamja e siguris?, duhet t? kryhet n? bashk?punim t? ngusht? me tutor?t.

Risi: sinteza dhe studimi i sjelljes s? komponimeve t? nd?rthurjes bazuar n? grafit

Q?llimi: marrja e komponimeve t? nd?rthurjes me veti t? pazakonta kimike dhe elektrofizike

1. Studimi i literatur?s mbi struktur?n dhe vetit? e grafitit, komponimet intersticiale n? grafit (GIC), sintez?n dhe vetit? e oksidit t? grafenit dhe grafenit, p?rdorimi praktik i tyre

2. Zgjedhja e metodave p?r marrjen e SVG me acid nitrik, p?rftimi i grafitit t? shkum?zuar gjat? trajtimit termik t? SVG

3. zgjedhja e metodave p?r marrjen e oksidit t? grafenit

4. pastrimi i suspensionit t? oksidit t? grafenit

5. Marrja e grafenit me reduktim kimik t? oksidit t? grafenit ose gjat? trajtimit termik t? tij

6. depozitimi i flet?ve t? grafenit n? nj? material polimer transparent p?r t? marr? nj? p?rcjell?s transparent fleksib?l

7. studimi i p?rcjellshm?ris? elektrike dhe termike t? grafitit dhe grafitit t? shkum?zuar

Qasjet eksperimentale: p?rgatitja e komponimeve intersticiale n? grafit nga bashk?veprimi me acidet e koncentruar, delaminimi kimik i grafitit

Qasjet metodologjike: njohja me kimin? e komponimeve jo stoikiometrike, komponimet nd?rkaluese, anizotropia e rrjet?s kristalore, teoria e lidhjes kimike n? nanomaterialet e karbonit

Reagent?t dhe burimet e k?rkuara me porosi: acide t? koncentruara, grafit t? past?r, borohidrid natriumi, pajisje termike

P?rvet?simi i materialit teorik nga studenti: struktura dhe vetit? e nanomaterialeve t? karbonit dhe perspektivat p?r p?rdorimin e tyre praktik, lidhjet kimike n? p?rb?rjet poliaromatike, teoria e hibridizimit, forcat kovalente, metalike, van der Waals

Aft?sit? e nx?n?sve: pun? me acide t? koncentruara (pas nj? informimi t? detajuar, n? mbrojtjen e l?kur?s dhe syve, n?n mbik?qyrjen e nj? m?suesi ose tutori), pun? me pajisje termike,

Materiali i m?parsh?m p?r kurrikul?n shkollore: kimia e karbonit, komponimet aromatike, alotropia e karbonit

Roli i m?suesit: menaxhimi i p?rgjithsh?m i projektit, pjes?marrja e drejtp?rdrejt? n? t? gjitha eksperimentet, informimi i detajuar dhe monitorimi i pajtueshm?ris? me rregulloret e siguris?

Ndihma e mundshme e tutor?ve: sigurimi i reagent?ve, literatur?s shtes?, ndihm?s k?shilluese

Masat e sigurise: k?rkohet pun? me substanca kaustike dhe acide t? p?rqendruara, ?do gj? duhet b?r? vet?m n?n skic?, me fustane, doreza dhe syze, vet?m n? prani t? m?suesit ose m?suesit.

Sh?nime: n? rastin e marrjes s? grafenit, ato mund t? hulumtohen m? tej duke p?rdorur mikroskopin e forc?s atomike dhe spektroskopin? Raman (n? bashk?punim me universitetin).

Struktura e idealizuar e oksidit t? grafenit

Punime t? tjera t? grupit "Katalogu i temave t? pun?s s? projektimit" (navigator hiperteksti):

Proceset moderne industriale p?rdorin acide t? forta, alkale, madje edhe plazma, por sipas metod?s s? re t? shkenc?tar?ve amerikan?, nevojiten vet?m nj? cilind?r acetileni, nj? cilind?r oksigjeni dhe nj? shk?ndij?.

Nga e majta n? t? djatht?: Justin Wright, Chris Sorensen, Arjun Nepal

Grafeni - nj? shtres? karboni me trash?si nj? atom - ?sht? b?r? papritmas nj? nga materialet m? t? lakmuara n? bot?n e teknologjis? s? lart?. Ai perceptohet nga shum? si nj? ila? p?r zgjidhjen e problemeve t? mjek?sis? dhe elektronik?s. Besohet se me grafen, baterit? do t? ken? nj? kapacitet m? t? lart?, nd?rfaqet nervore do t? b?hen realitet dhe mjek?t do t? m?sojn? se si t? b?jn? proteza unike.

Tani prodhimi i grafenit n? shkall? industriale ?sht? nj? proces shum? energjik, kompleks dhe i shtrenjt?. Ky ?sht? ose q?rimi i shtresave, i cili b?het me dor? n? laborator? dhe nuk mund t? b?het zgjidhje industriale. Ose p?rdorimi i kimis?, katalizator?ve dhe ngrohjes deri n? 1000 grad? Celsius, e cila k?rkon energji intensive.

M? shpesh, ajo merret nga nj? material natyror - grafiti pirolitik, i cili reduktohet n? karbon t? past?r, dhe m? pas sigurohet mekanikisht dhe kimikisht q? grimcat individuale t? grafenit t? mos jen? m? t? trasha se disa shtresa. N? procesin e prodhimit p?rdoren acide t? forta, alkale, krijohen temperatura dhe presione shum? t? larta. Prandaj, shfaqja e nj? metode t? lir? p?r marrjen e k?tij materiali ?sht? e r?nd?sishme.

Shkenc?tar?t nga Universiteti Shtet?ror i Kansasit njoftuan zbulimin e nj? m?nyre t? lir? p?r t? prodhuar grafen n? mas?. Kjo k?rkon vet?m disa komponent? t? disponuesh?m: gaz hidrokarbure, oksigjen, nj? kandele dhe nj? dhom? djegieje.

P?r t? marr? grafen, mjafton t? mbushni dhom?n e djegies me acetilen ose etilen t? gazt? dhe oksigjen, dhe m? pas p?rdorni nj? kandele makine p?r t? shkaktuar shp?rthimin e p?rzierjes s? gazit. N? k?t? rast do t? formohet grafeni, i cili do t? mblidhet vet?m nga muret e dhom?s s? djegies. K?shtu, procesi i marrjes s? grafenit konsiston n? shp?rthimin e materialeve me p?rmbajtje t? lart? karboni.

Kjo metod? u zbulua nga shkenc?tar?t krejt rast?sisht. Studiuesit po zhvillonin nj? metod? p?r prodhimin e nj? xhel aerosoli me karbon. P?r ta b?r? k?t?, ata p?rdor?n procesin e m?sip?rm. Pas shp?rthimit u formua bloza, e cila pas studimit rezultoi se ishte grafen. Shkenc?tar?t thon? se ata nuk kishin n? plan t? merrnin k?t? material, ata ishin thjesht me fat.

M?nyra e re e prodhimit t? grafenit ka nj? s?r? avantazhesh n? krahasim me metodat e p?rdorura aktualisht. Nuk k?rkon p?rdorimin e kimikateve t? d?mshme dhe shum? energji. Gjithashtu b?n t? mundur prodhimin e grafenit n? sasi t? m?dha dhe shkall?zimin e leht? t? prodhimit. S? fundi, kjo metod? ?sht? m? fitimprur?se nga pik?pamja ekonomike.

Grafeni ?sht? nj? modifikim alotropik dydimensional i karbonit, n? t? cilin t? gjith? atomet vendosen n? nj? plan n? rreshta gjasht?k?nd?shash t? rregullt.

I marr? p?r her? t? par? n? vitin 2004, grafeni ?sht? d?shmuar t? jet? nj? material jasht?zakonisht i dobish?m p?r elektronik? dhe energji. ?sht? shum? i fort?, shum? p?r?ues termik dhe disa nga vetit? e tij jan? p?rgjith?sisht unike: p?r shembull, grafeni ?sht? materiali me l?vizshm?rin? m? t? lart? t? elektroneve nga t? gjith? t? njohurit p?r shkenc?n. ?sht? kjo veti q? e b?ri at? t? domosdosh?m n? elektronik?, katalizator?, bateri dhe materiale t? p?rb?ra.

Abonohu n? Qibble n? Viber dhe Telegram p?r t? mbajtur t? informuar ngjarjet m? interesante.

Deri vitin e kaluar, e vetmja m?nyr? e njohur p?r shkenc?n p?r t? prodhuar grafen ishte aplikimi i shtres?s m? t? holl? t? grafitit n? shirit ngjit?s dhe m? pas heqja e baz?s. Kjo teknik? quhet "teknika e shiritit skocez". Megjithat?, koh?t e fundit, shkenc?tar?t kan? zbuluar se ekziston nj? m?nyr? m? efikase p?r t? marr? nj? material t? ri: si baz?, ata filluan t? p?rdorin nj? shtres? bakri, nikeli ose silikoni, e cila m? pas hiqet me gravur? (Fig. 2). N? k?t? m?nyr?, flet? drejtk?nd?she grafeni 76 centimetra t? gjera u krijuan nga nj? ekip shkenc?tar?sh nga Koreja, Japonia dhe Singapori. Studiuesit jo vet?m q? vendos?n nj? lloj rekordi p?r madh?sin? e nj? pjese t? nj? strukture me nj? shtres? t? atomeve t? karbonit, ata krijuan gjithashtu ekrane t? ndjeshme t? bazuara n? flet? fleksib?l.

Figura 2: Marrja e grafenit me gravur?

P?r her? t? par?, "thonat" e grafenit u mor?n nga fizikan?t vet?m n? vitin 2004, kur madh?sia e tyre ishte vet?m 10 mikrometra. Nj? vit m? par?, ekipi i Rodney Ruoff n? Universitetin e Teksasit n? Austin njoftoi se ata kishin arritur t? krijonin "skrape" grafeni me madh?si centimetri.

Ruoff dhe koleg?t depozituan atome karboni n? flet? bakri duke p?rdorur depozitimin kimik t? avullit (CVD). Studiuesit n? laboratorin e profesor Byun Hee Hong nga Universiteti Sunkhyunkhwan shkuan m? tej dhe i zgjeruan flet?t n? madh?sin? e nj? ekrani t? plot?. Teknologjia e re “roll” (p?rpunimi roll-to-roll) b?n t? mundur marrjen e nj? fjongo t? gjat? nga grafeni (Fig. 3).

Figura 3: Imazhi i mikroskopit elektronik t? transmetimit me rezolucion t? lart? t? shtresave t? grumbulluara t? grafenit.

Nj? shtres? e nj? polimeri ngjit?s u vendos n? maj? t? flet?ve t? grafenit t? fizik?s, n?nshtresat e bakrit u tret?n, m? pas u nda filmi polimer - u p?rftua nj? shtres? e vetme grafeni. P?r t'i dh?n? flet?ve forc? m? t? madhe, shkenc?tar?t n? t? nj?jt?n m?nyr? "rrit?n" tre shtresa t? tjera grafeni. N? fund, "sandui?i" q? rezulton u trajtua me acid nitrik p?r t? p?rmir?suar p?r?ueshm?rin?. Nj? flet? grafeni krejt e re vendoset n? nj? n?nshtres? poliesteri dhe kalohet midis rrotullave t? ngrohur (Fig. 4).

Figura 4: Teknologjia e rrotullimit p?r marrjen e grafenit

Struktura rezultuese transmetoi 90% t? drit?s dhe kishte nj? rezistenc? elektrike m? t? ul?t se ajo e standardit, por ende shum? e shtrenjt?, p?rcjell?s transparent, oksid kallaji indium (ITO). Nga rruga, duke p?rdorur flet? grafeni si baz? t? ekraneve me prekje, studiuesit zbuluan se struktura e tyre ?sht? gjithashtu m? pak e brisht?.

V?rtet?, pavar?sisht nga t? gjitha arritjet, komercializimi i teknologjis? ?sht? ende shum? larg. Filmat transparent? t? nanotubave t? karbonit jan? p?rpjekur t? z?vend?sojn? ITO-n p?r mjaft koh?, por prodhuesit nuk duket se mund ta shmangin problemin e "piksel?ve t? vdekur" q? shfaqen n? defektet e filmit.

P?rdorimi i grafeneve n? inxhinierin? elektrike dhe elektronike

Shk?lqimi i piksel?ve n? ekranet e panelit t? shesht? p?rcaktohet nga voltazhi midis dy elektrodave, nj?ra prej t? cilave ?sht? p?rball? shikuesit (Fig. 5). K?to elektroda duhet t? jen? transparente. Aktualisht, oksidi i indiumit i dopuar me kallaj (ITO) p?rdoret p?r t? prodhuar elektroda transparente, por ITO ?sht? i shtrenjt? dhe jo materiali m? i q?ndruesh?m. P?rve? k?saj, bota s? shpejti do t? shteroj? rezervat e saj t? indiumit. Grafeni ?sht? m? transparent dhe m? i q?ndruesh?m se ITO, dhe nj? LCD me elektrod? grafeni tashm? ?sht? demonstruar.

Figura 5: Shk?lqimi i ekraneve t? grafenit si funksion i tensionit t? aplikuar

Materiali gjithashtu ka potencial t? madh n? fusha t? tjera t? elektronik?s. N? prill 2008, shkenc?tar?t nga Man?esteri demonstruan tranzistorin m? t? vog?l t? grafenit n? bot?. Nj? shtres? krejt?sisht e sakt? e grafenit kontrollon rezistenc?n e materialit, duke e kthyer at? n? nj? dielektrik. B?het e mundur t? krijohet nj? ?el?s mikroskopik energjie p?r nj? nano-transistor me shpejt?si t? lart? p?r t? kontrolluar l?vizjen e elektroneve individuale. Sa m? t? vegj?l tranzistor? n? mikroprocesor?, aq m? i shpejt? ?sht? dhe shkenc?tar?t shpresojn? q? transistor?t e grafenit n? kompjuter?t e s? ardhmes do t? ken? madh?sin? e nj? molekule, duke pasur parasysh se teknologjia moderne e mikrotransistor?ve t? silikonit pothuajse ka arritur kufirin e saj.

Grafeni nuk ?sht? vet?m nj? p?rcjell?s i shk?lqyer i elektricitetit. Ka p?r?ueshm?rin? m? t? lart? termike: dridhjet atomike p?rhapen leht?sisht p?rmes rrjet?s s? karbonit t? nj? strukture qelizore. Shp?rndarja e nxeht?sis? n? elektronik? ?sht? nj? problem serioz sepse ka kufizime p?r temperaturat e larta q? elektronika mund t? p?rballoj?. Megjithat?, shkenc?tar?t n? Universitetin e Illinois kan? zbuluar se transistor?t me baz? grafeni kan? nj? veti interesante. Ato manifestojn? nj? efekt termoelektrik, duke ?uar n? nj? ulje t? temperatur?s s? pajisjes. Kjo mund t? n?nkuptoj? se elektronika me baz? grafeni do t'i b?j? ngroh?sit dhe ventilator?t nj? gj? t? s? kaluar?s. K?shtu, atraktiviteti i grafenit si nj? material premtues p?r mikroqarqet e s? ardhmes rritet m? tej (Fig. 6).

Figura 6: Nj? sond? mikroskopi me forc? atomike q? skanon sip?rfaqen e nj? kontakti grafen-metal p?r t? matur temperatur?n.

Nuk ishte e leht? p?r shkenc?tar?t t? matin p?r?ueshm?rin? termike t? grafenit. Ata shpik?n nj? m?nyr? krejt?sisht t? re p?r t? matur temperatur?n e saj duke vendosur nj? film grafeni 3 mikron t? gjat? mbi t? nj?jt?n vrim? t? vog?l n? nj? kristal dioksidi silikoni. Filmi u nxeh m? pas me nj? rreze lazer, duke shkaktuar dridhje t? tij. K?to dridhje ndihmuan p?r t? llogaritur temperatur?n dhe p?r?ueshm?rin? termike.

Zgjuarsia e shkenc?tar?ve nuk njeh kufi kur b?het fjal? p?r p?rdorimin e vetive fenomenale t? nj? substance t? re. N? gusht 2007, u krijua sensori m? i ndjesh?m nga t? gjith? sensor?t e mundsh?m t? bazuar n? t?. ?sht? n? gjendje t'i p?rgjigjet nj? molekule gazi, e cila do t? ndihmoj? n? zbulimin e pranis? s? toksinave ose eksploziv?ve n? koh?n e duhur. Molekulat e huaja zbresin n? m?nyr? paq?sore n? rrjetin e grafenit, duke rr?zuar elektronet prej tij ose duke i shtuar ato. Si rezultat, rezistenca elektrike e shtres?s s? grafenit ndryshon, e cila matet nga shkenc?tar?t. Edhe molekulat m? t? vogla jan? bllokuar nga rrjeta e fort? e grafenit. N? shtator 2008, shkenc?tar?t nga Universiteti Cornell n? Shtetet e Bashkuara demonstruan se si nj? membran? grafeni, si baloni m? i holl?, fryhet p?r shkak t? nj? ndryshimi presioni prej disa atmosferash n? t? dy an?t e tij. Kjo ve?ori e grafenit mund t? jet? e dobishme n? p?rcaktimin e rrjedh?s s? reaksioneve t? ndryshme kimike dhe n? p?rgjith?si n? studimin e sjelljes s? atomeve dhe molekulave.

Marrja e flet?ve t? m?dha t? grafenit t? past?r ?sht? ende shum? e v?shtir?, por detyra mund t? thjeshtohet n?se shtresa e karbonit p?rzihet me element? t? tjer?. N? Universitetin Northwestern n? Shtetet e Bashkuara, grafiti u oksidua dhe u tret n? uj?. Rezultati ishte nj? material i ngjash?m me let?r - let?r oksid grafeni (Fig. 7). ?sht? shum? e v?shtir? dhe mjaft e leht? p?r t'u b?r?. Oksidi i grafenit ?sht? i p?rshtatsh?m si nj? membran? e q?ndrueshme n? bateri dhe qeliza karburanti.

Figura 7: Let?r oksid grafeni

Membrana e grafenit ?sht? nj? substrat ideal p?r objektet e studimit n?n nj? mikroskop elektronik. Qelizat pa t? meta bashkohen n? imazhe n? nj? sfond uniform gri, kundrejt t? cilit dallohen qart? atomet e tjera. Deri m? tani, ishte pothuajse e pamundur t? dalloheshin atomet m? t? lehta n? nj? mikroskop elektronik, por me grafen si substrat, mund t? shihen edhe atome t? vogla hidrogjeni.

Mund?sit? e p?rdorimit t? grafenit jan? t? pafundme. Koh?t e fundit, fizikan?t n? Universitetin Northwestern n? SHBA zbuluan se grafeni mund t? p?rzihet me plastik?. Rezultati ?sht? nj? material i holl?, super i fort? q? mund t? p?rballoj? temperaturat e larta dhe ?sht? i pap?rshkuesh?m nga gazrat dhe l?ngjet.

Q?llimi i aplikimit t? tij ?sht? prodhimi i stacioneve t? lehta t? benzin?s, pjes?ve rezerv? p?r makina dhe avion?, tehe t? q?ndrueshme t? turbinave me er?. Plastika mund t? p?rdoret p?r paketimin e produkteve ushqimore, duke i mbajtur ato t? fresk?ta p?r nj? koh? t? gjat?.

Grafeni nuk ?sht? vet?m materiali m? i holl?, por edhe m? i q?ndruesh?m n? bot?. Shkenc?tar?t n? Universitetin Columbia n? Nju Jork e kan? verifikuar k?t? duke vendosur grafen mbi vrima t? vogla n? nj? kristal silikoni. M? pas, duke shtypur gjilp?r?n m? t? holl? t? diamantit, ata u p?rpoq?n t? shkat?rronin shtres?n e grafenit dhe mat?n forc?n e presionit (Fig. 8). Doli se grafeni ?sht? 200 her? m? i fort? se ?eliku. N?se imagjinoni nj? shtres? grafeni t? trash? sa filmi ushqimor, ajo do t'i rezistonte presionit t? nj? pike lapsi, n? skajin e kund?rt t? s? cil?s do t? balancohej nj? elefant ose nj? makin?.

Figura 8: Presioni mbi gjilp?r?n e diamantit t? grafenit

Pronar?t e patent?s RU 2572325:

Shpikja mund t? p?rdoret p?r t? marr? materiale dhe element? t? nanoelektronik?s, nanofotonik?s, sensor?ve t? gazit dhe sistemeve lazer me impulse rrezatimi ultrashkurt?r. Grafeni p?rftohet duke eksfoluar grafitin n? azot t? l?ngsh?m. Sip?rfaqja e objektivit t? grafit trajtohet me nj? rreze rrezatimi lazer pulsues me nj? koh?zgjatje impulsi rreth 10 -13 s, duke l?vizur mbi sip?rfaqen e synuar me nj? shpejt?si q? siguron mbulim 75% t? njollave t? pulseve lazer. Metoda b?n t? mundur marrjen e strukturave t? grafenit t? formave dhe madh?sive t? ndryshme, duke siguruar produktivitet t? lart? dhe mir?dash?si mjedisore t? procesit t? prodhimit. 2 i s?mur?.

Shpikja lidhet me prodhimin e nanostrukturave t? karbonit dhe mund t? p?rdoret p?r t? marr? grafen p?r p?rdorim si baz? p?r materialet dhe element?t e nanoelektronik?s, nanofotonik?s, sensor?ve t? gazit dhe sistemeve lazer me impulse rrezatimi ultrashkurt?r.

T? gjitha metodat e njohura aktualisht p?r marrjen e grafenit mund t? ndahen n? dy grupe: sintez? dhe ndarje. Grupi i par? p?rfshin metoda t? tilla si sinteza e grafenit me depozitim kimik t? avullit, prodhimi i grafenit n? nj? hark elektrik, dekompozimi termik i karbitit t? silikonit, rritja epitaksiale n? nj? sip?rfaqe metalike, etj. Ato b?jn? t? mundur formimin e grafenit me cil?si t? lart?, por ato k?rkojn? mjaft koh? dhe t? shtrenjta, pasi k?rkojn? p?rdorimin e pajisjeve komplekse specifike dhe plot?simin e kushteve t? rrepta teknologjike. N? t? nj?jt?n koh?, marrja e grafenit t? lir? k?rkon procedura t? ve?anta t? ndarjes dhe pastrimit. Grupi i dyt? kombinon metoda t? tilla si ndarja mikromekanike e grafitit, ndarja n? faz? e l?ngshme e grafitit, oksidimi i grafitit, etj. Ato jan? m? t? lehta p?r t'u zbatuar, por kan? t? meta t? r?nd?sishme. Kjo ?sht?, para s? gjithash, nj? pjes? e vog?l e rendimentit t? grafenit t? cil?sis? s? k?rkuar dhe nevoja p?r ta pastruar at? nga materiali shoq?rues dhe mjetet teknologjike t? p?rdorura (Eletsky A.V., Iskandarova I.M., Knizhnik A.A. et al. Graphene: metodat e prodhimit dhe vetit? termofizike Uspekhi fizicheskikh nauk, 2011, v?ll.181, nr.3, fq.233-250).

Nj? metod? e njohur e formimit t? grafenit duke eksfoluar grafitin (shih patent?n US 20130102084 A1, IPC C01B 31/04, H01L 51/00, H01L 51/42, botim: 25/04/2013), duke kombinuar nj? num?r opsionesh n? hap?sir?n nd?rmjet shtresave atomike kampion grafit i tret?sirave t? krip?rave metalike (Li, Al, Fe, Cu) n? tret?s organik? (propilen karbonat, N,N-dimetilformamide, dimetil sulfoksid). Jonet dhe molekulat e tret?sit organik? zgjerojn? hap?sir?n midis shtresave atomike, gj? q? b?n t? mundur ndarjen e tyre n?n ndikimin e nj? force l?viz?se t? jashtme, e cila mund t? jet? e natyr?s elektrokimike, termike, mikrovalore, solvotermike, akustokimike ose akustike.

Disavantazhi i k?saj metode ?sht? produktiviteti i ul?t p?r shkak t? koh?zgjatjes s? gjat? t? fazave t? zbatimit t? saj (zgjerimi i grafitit, p?rpunimi nga nj? forc? l?viz?se e jashtme, pastrimi i grafenit t? marr?). P?r m? tep?r, pastrimi i plot? i grafenit nga tret?sit organik? nuk ?sht? i arritsh?m.

Ekziston gjithashtu nj? metod? p?r prodhimin e grafenit duke p?rdorur rrezatim elektromagnetik (shih patent?n amerikane 20130056346 A1, IPC C01B 31/02, B01J 19/12, B82Y 40/00, botim: 03/07/2013). Kjo metod? p?rfshin transformimin e oksidit t? grafitit n? grafen kur ai nxehet n?n veprimin e rrezatimit elektromagnetik t? p?rqendruar (p?rfshir? rrezatimin lazer).

Disavantazhi i k?saj metode ?sht? se materiali fillestar p?r marrjen e grafenit ?sht? nj? pluhur oksid grafiti i p?rgatitur posa??risht i mikrodisperzuar, prodhimi i t? cilit shoq?rohet me procese komplekse kimiko-mekanike dhe p?rdorimin e reagent?ve t? rreziksh?m p?r mjedisin.

Ekziston nj? metod? e njohur p?r prodhimin e nanostrukturave t? karbonit n? l?ngjet kriogjenike (shih Mortazavi S.Z., P. Parvin, Reyhani A. Fabrikimi i grafenit bazuar n? heqjen me lazer Q-switched Nd:YAG t? objektivit grafit n? nitrogjen t? l?ngsh?m. Laser Physics Review Letters, 2012, Vol. 9, Nr. 7, F. 547-552 (prototip)), n? t? cilin grafeni p?rftohet nga ablacioni me lazer i nj? objektivi grafiti t? vendosur n? azot t? l?ngsh?m duke p?rdorur nj? nanosekonda pulsuese Q-switched Nd:YAG lazer.

Disavantazhet e k?saj metode p?rfshijn? faktin se prodhimi i grafenit k?rkon nj? koh? t? gjat? (20 minuta) dhe sip?rfaqja e synuar trajtohet me nj? rreze lazer t? pal?vizshme, e cila kufizon zon?n e sintez?s n? kufijt? e pik?s s? fokusimit t? rrezatimit. Kombinimi i k?tyre mang?sive zvog?lon performanc?n e metod?s n? shqyrtim.

Rezultati teknik i shpikjes ?sht? rritja e produktivitetit t? procesit t? prodhimit t? grafenit n? nj? cik?l p?rpunimi pa p?rdorimin e kimikateve q? k?rkojn? pastrim shtes? t? materialit q? rezulton.

Rezultati teknik arrihet nga fakti se n? metod?n e prodhimit t? grafenit, procesi kryhet n? azot t? l?ngsh?m duke p?rdorur rrezatim lazer pulsues, dhe sip?rfaqja e grafit trajtohet me nj? rreze rrezatimi lazer me nj? koh?zgjatje pulsi t? rendit 10 - 13 s, duke l?vizur mbi sip?rfaqen e synuar me nj? shpejt?si q? siguron 75% ekspozim t? mbivendosjes s? pikave ndaj pulseve lazer.

N? FIG. 1 tregon nj? imazh t? strukturave t? grafenit t? marr? duke p?rdorur shpikjen nga delamination me lazer t? grafitit pirolitik shum? t? orientuar (HOPG). N? FIG. 2 tregon nj? imazh t? strukturave t? grafenit t? marr? duke p?rdorur shpikjen n? delaminimin me lazer t? karbonit t? qelqt?. Imazhet jan? marr? duke p?rdorur nj? mikroskop elektronik skanues 3D Quanta 200.

Metoda zbatohet duke p?rdorur nj? lazer femtosekond TETA-10 yterbium. Ky lazer siguron p?rpunimin e materialeve me rrezatim me gjat?si vale 1029 nm, koh?zgjatje impulsi 300 fs dhe energji p?r impuls 150 mJ. Shkalla e p?rs?ritjes s? pulsit lazer ?sht? 10 kHz. Sip?rfaqja e grafitit trajtohet me azot t? l?ng?t, i cili e mbulon me nj? shtres? me trash?si rreth 1 cm.Diametri i pik?s s? rrezatimit lazer n? sip?rfaqen e grafitit ?sht? 100 mm.

Gjat? testimit t? metod?s, modifikimet e m?poshtme t? grafitit u p?rdor?n si material fillestar (material i synuar) p?r marrjen e grafenit: grafit pirolitik shum? i orientuar VOPG-1.7-10x10x1-1 dhe karboni i qelqt? SU-2000.

Trajtimi sip?rfaq?sor i materialit burimor kryhet n? modalitetin e skanimit. Shpejt?sia e rrezes lazer n? sip?rfaqen e synuar ?sht? 0.25 m/s. Me k?t? shpejt?si skanimi, sigurohet mbulim 75% i njollave t? impulseve lazer, q? korrespondon me p?rpunimin e secilit element sip?rfaq?sor brenda gjurm?s s? lazerit nga kat?r impulse rrezatimi (me p?rjashtim t? fazave fillestare dhe p?rfundimtare t? gjurm?s lazer). N? nj? shkall? m? t? ul?t ndikimi, shtresimi i grafenit nuk ndodh dhe n? nj? shkall? m? t? lart?, fillon nj? shkat?rrim i fort? i sip?rfaqes s? synuar dhe, n? t? nj?jt?n koh?, i materialit t? karbonit t? eksfoluar. Sasia e materialit grafeni t? marr? rritet n? proporcion me sip?rfaqen e objektivit t? grafitit q? i n?nshtrohet p?rpunimit me lazer. Nj? rritje n? zon?n e trajtimit sigurohet nga rrezatimi me shum? kalime t? sip?rfaqes s? grafitit me nj? distanc? midis linjave qendrore t? gjurm?ve lazer prej 100 mm, gj? q? b?n t? mundur shmangien e mbivendosjes s? tyre dhe shkat?rrimin e strukturave t? grafenit t? eksfoluar.

Si rezultat i zbatimit t? metod?s, grafeni me trash?si rreth 10 nm shtresohet nga sip?rfaqja e objektivit t? grafitit. N? rastin e p?rdorimit t? HOPG-s? si material fillestar, grafeni p?rftohet n? form?n e shiritave deri n? 50 µm t? gjera dhe m? shum? se 150 µm t? gjata dhe n? form? arbitrare me nj? madh?si karakteristike deri n? 150 µm. N? rastin e p?rdorimit t? karbonit t? qelqt? si material fillestar, grafeni p?rftohet n? form?n e gungave me nj? sip?rfaqe t? lir? shum? t? zhvilluar dhe nj? madh?si karakteristike prej rreth 1 mm.

Pas p?rfundimit t? procesit t? prodhimit, materiali i grafenit mbahet n? kushte natyrore derisa azoti i l?ngsh?m t? avullohet plot?sisht, pas s? cil?s b?het i disponuesh?m p?r k?rkime dhe p?rdorim t? m?tejsh?m.

K?shtu, metoda e propozuar do t? b?j? t? mundur marrjen e strukturave grafeni t? formave dhe madh?sive t? ndryshme me produktivitet t? lart? dhe mir?dash?si mjedisore t? procesit t? prodhimit.

Nj? metod? p?r prodhimin e grafenit n? azot t? l?ngsh?m duke p?rdorur rrezatim lazer pulsues, e karakterizuar n? at? q? sip?rfaqja e grafit trajtohet me nj? rreze rrezatimi lazer me nj? koh?zgjatje impulsi prej rreth 10 -13 s, duke l?vizur mbi sip?rfaqen e synuar me nj? shpejt?si q? siguron mbivendosje 75%. e njollave t? pulsit lazer.

Patenta t? ngjashme:

Shpikja mund t? p?rdoret n? prodhimin e pajisjeve elektronike dhe optoelektronike, si dhe n? prodhimin e qelizave diellore. Grafiti origjinal shp?rndahet me gjilp?r? p?r t? marr? nj? produkt dispersioni q? p?rmban element? grafit dhe grafit.

Shpikja ka t? b?j? me fush?n e krijimit dhe prodhimit t? materialeve t? karbonit me karakteristika t? larta fizike dhe mekanike, n? ve?anti materiale t? p?rb?r? karbon-karbon t? bazuar n? mbush?s p?rforcues t? endura nga fibra karboni me modul t? lart? dhe nj? matric? karboni t? formuar nga katrat gjat? karbonizimit dhe t? lart? pasues. -trajtimet e temperatur?s.

Shpikja mund t? p?rdoret n? prodhimin e materialeve strukturore. Metoda e grumbullimit t? boshll?qeve t? p?rmasave t? m?dha t? grafitit me grimca t? imta t? presimit izostatik gjat? grafitizimit p?rfshin vendosjen e tyre vertikalisht dhe horizontalisht p?rgjat? b?rtham?s n? kolona t? ndara nga nj?ra-tjetra nga shtresa mbushjeje b?rthamore me nj? trash?si prej af?rsisht 0,2 t? diametrit t? boshll?kun.

Shpikja mund t? p?rdoret p?r prodhimin e grafitit t? zgjeruar termikisht (TEG) dhe materialeve kund?r zjarrit. Grafiti origjinal pluhur trajtohet me nj? tret?sir? oksiduese q? p?rmban p?rb?r?sit e m?posht?m n? raport, g/g grafit: acid sulfurik 2,0-5,0; nitrati i amonit 0,04-0,15; karbamidi 0,04-0,15.

Shpikja mund t? p?rdoret n? mjek?si, biologji dhe bujq?si si en? kimike p?r ruajtjen dhe transportimin e substancave. Grafiti fluorohet me fluoroksidant? - klor ose trifluor bromi n? nj? tret?s inert ndaj fluoroksidant?ve t? treguar, q? ?sht? tetraklorur karboni ose freoni.

Shpikja ka t? b?j? me prodhimin e qeramik?s me densitet t? lart? t? bazuar n? dioksid zirkoniumi tetragonal. Materialet e zhvilluara mund t? p?rdoren p?r t? marr? produkte rezistente ndaj konsumit, vegla prer?se, kushineta qeramike, implante mjek?sore jo t? absorbueshme.

Shpikja ka t? b?j? me fush?n e kimis? organike dhe materialeve t? p?rb?ra me molekulare t? lart? t? bazuara n? p?rb?rje organike me nj? temperatur? t? lart? dekompozimi dhe mund t? p?rdoren si veshje q? jan? rezistente ndaj efekteve t? temperatur?s.

Shpikja lidhet me aerogelet, produktet e kalcinuara dhe produktet me nj? struktur? kristalore q? p?rmbajn? ZrO2 dhe mund t? p?rdoren n? stomatologji. Metoda e prodhimit t? aerogelit p?rfshin hapat e sigurimit t? sollit t? par? t? dioksidit t? zirkonit q? p?rmban grimca kristalore t? oksidit t? metalit t? karakterizuar nga nj? madh?si mesatare e grimcave primare prej jo m? shum? se 50 nanometra, duke shtuar nj? modifikues t? sip?rfaqes radikalisht reaktive n? solit t? dioksidit t? zirkonit p?r t? marr? nj? sip?rfaqe radikalisht t? polimerizueshme. -sol zirkoni i modifikuar, shtohet nj? iniciator radikal, nxehet p?r t? formuar nj? xhel, alkooli, n?se ?sht? i pranish?m, nxirret nga xheli me ekstraktim superkritik p?r t? formuar nj? aerogel.

Shpikja ka t? b?j? me fush?n e nanoteknologjis? dhe nanomaterialeve. Pluhuri i silikonit me p?rmasa nano p?rftohet nga gravimi i silikonit me nj? kristal n? nj? qeliz? gdhendjeje elektrokimike me nj? kund?relektrod? n? form? U t? b?r? prej ?eliku inox, e ndjekur nga ndarja mekanike e shtres?s poroze nga n?nshtresa, bluarja e saj n? alkool izopropil n? nj? banj? tejzanor dhe tharja. n? kushte natyrore, nd?rsa nj? tret?sir? p?rdoret si elektrolit dimetilformamid me shtimin e acidit hidrofluorik dhe 20% n? v?llim t? peroksidit t? hidrogjenit (30%).

Shpikja mund t? p?rdoret p?r t? marr? materiale dhe element? t? nanoelektronik?s, nanofotonik?s, sensor?ve t? gazit dhe sistemeve lazer me impulse rrezatimi ultrashkurt?r. Grafeni p?rftohet duke eksfoluar grafitin n? azot t? l?ngsh?m. Sip?rfaqja e nj? objektivi grafit trajtohet me nj? rreze rrezatimi lazer pulsues me nj? koh?zgjatje impulsi prej rreth 10-13 s, duke l?vizur mbi sip?rfaqen e synuar me nj? shpejt?si q? siguron mbulimin e pikave t? pulseve lazer. Metoda b?n t? mundur marrjen e strukturave t? grafenit t? formave dhe madh?sive t? ndryshme, duke siguruar produktivitet t? lart? dhe mir?dash?si mjedisore t? procesit t? prodhimit. 2 i s?mur?.

Grafemne (anglisht grafeni) ?sht? nj? shtres? atomesh karboni t? lidhur me an? t? lidhjeve sp? n? nj? rrjet? kristalore dydimensionale gjasht?k?ndore. Mund t? p?rfaq?sohet si nj? rrafsh grafiti, i ndar? nga kristali pjesa m? e madhe. Grafeni vler?sohet t? ket? ngurt?si t? lart? mekanike dhe p?r?ueshm?ri t? mir? termike (~1 TPa dhe ~5x10 3 W·m·1·K·1, respektivisht). L?vizshm?ria e lart? e transportuesve aktual? n? temperatur?n e dhom?s e b?n at? nj? material premtues p?r p?rdorim n? nj? s?r? aplikimesh, n? ve?anti, si nj? baz? e ardhshme p?r nanoelektronik?n dhe nj? z?vend?sim i mundsh?m i silikonit n? qarqet e integruara.

Metoda kryesore e disponueshme aktualisht p?r marrjen e grafenit bazohet n? ndarjen mekanike ose eksfolimin e shtresave t? grafitit. Ai lejon marrjen e mostrave t? cil?sis? m? t? lart? me l?vizshm?ri t? lart? t? transportuesit. Kjo metod? nuk p?rfshin p?rdorimin e prodhimit n? shkall? t? gjer?, pasi ?sht? nj? procedur? manuale. Nj? metod? tjet?r e njohur ?sht? metoda e dekompozimit termik t? n?nshtres?s s? karbitit t? silikonit, e cila ?sht? shum? m? af?r prodhimit industrial. Meqen?se grafeni u mor p?r her? t? par? vet?m n? vitin 2004, ai ende nuk ?sht? studiuar mir? dhe po t?rheq interes n? rritje.

Ky material nuk ?sht? vet?m nj? pjes? e modifikimeve t? tjera alotropike t? karbonit: grafit, diamant - p?r shkak t? ve?orive t? spektrit energjetik t? transportuesve, ai shfaq veti elektrofizike specifike, ndryshe nga sistemet e tjera dydimensionale.

Historia e zbulimit

Oriz. nj?.

Grafeni ?sht? nj? kristal dydimensional i p?rb?r? nga nj? shtres? e vetme atomesh karboni t? rregulluar n? nj? rrjet? gjasht?k?ndore. Hulumtimi i tij teorik filloi shum? p?rpara se t? merreshin mostrat reale t? materialit, pasi grafeni mund t? mblidhet n? nj? kristal grafiti tredimensional. Grafeni ?sht? baza p?r nd?rtimin e teoris? s? k?tij kristali. Grafiti ?sht? nj? gjysm?metal, struktur?s s? brezit t? grafenit i mungon gjithashtu nj? hendek brezi, dhe n? pikat e kontaktit midis brezit t? valenc?s dhe brezit t? p?rcjelljes, spektri i energjis? i elektroneve dhe vrimave ?sht? linear n? funksion t? vektorit t? val?s. Fotonet pa mas? dhe grimcat ultrarelativiste, si dhe neutrinot, kan? nj? spekt?r t? till?. Prandaj, ata thon? se masa efektive e elektroneve dhe vrimave n? grafen pran? pik?s s? kontaktit t? zonave ?sht? e barabart? me zero. Por k?tu vlen t? p?rmendet se, p?rkund?r ngjashm?ris? s? fotoneve dhe transportuesve pa mas?, ekzistojn? disa dallime dometh?n?se n? grafen q? i b?jn? transportuesit n? grafen unik n? natyr?n e tyre fizike, dometh?n?: elektronet dhe vrimat jan? fermione dhe ato jan? t? ngarkuara. Aktualisht, nuk ka analoge p?r k?to fermione t? ngarkuara pa mas? midis grimcave elementare t? njohura.

P?rpjekjet p?r t? lidhur grafin me nj? material tjet?r filluan me eksperimente duke p?rdorur nj? laps t? thjesht? dhe vazhduan me p?rdorimin e nj? mikroskopi t? forc?s atomike p?r t? hequr mekanikisht shtresat e grafitit, por nuk ishin t? suksesshme. P?rdorimi i grafitit me atome t? huaja t? ngulitura (grafit i nd?rthurur) n? hap?sir?n nd?rplanare (q? p?rdoret p?r t? rritur distanc?n midis shtresave ngjitur dhe p?r t'i ndar? ato) gjithashtu nuk ?oi n? nj? rezultat.

Stabilizimi i filmit dydimensional u arrit p?r shkak t? pranis? s? nj? lidhjeje me nj? shtres? t? holl? dielektrike SiO 2, n? analogji me filmat e holl? t? rritur duke p?rdorur MBE. P?r?ueshm?ria, efekti Shubnikov-de Haas dhe efekti Hall u mat?n p?r her? t? par? p?r mostrat e p?rb?r? nga filma karboni me nj? trash?si atomike.

Metoda e eksfolimit ?sht? mjaft e thjesht? dhe fleksib?l, pasi ju lejon t? punoni me t? gjitha kristalet me shtresa, dometh?n? ato materiale q? shfaqen si shtresa t? dob?ta (krahasuar me forcat n? plan) t? ?ift?zuara t? kristaleve dydimensionale.

Fatur?

Oriz. 2.

Pjes?t e grafenit p?rftohen me veprim mekanik n? grafit pirolitik shum? t? orientuar ose grafit kish. S? pari, shtresat e holla t? grafitit vendosen midis shiritave ngjit?s dhe shtresat e holla t? grafitit cop?tohen vazhdimisht derisa t? merret nj? shtres? mjaft e holl? (nd?rmjet shum? filmave mund t? ket? edhe filma me nj? shtres?, t? cilat jan? me interes). Pas q?rimit, shiriti ngjit?s me filma t? holl? grafiti dhe grafeni shtypet kund?r nj? n?nshtrese silikoni t? oksiduar. N? k?t? rast, ?sht? e v?shtir? t? merret nj? film i nj? madh?sie dhe forme t? caktuar n? pjes?t fikse t? n?nshtres?s (dimensionet horizontale t? filmave jan? zakonisht rreth 10 mm). Filmat e gjetur me nj? mikroskop optik (ato mezi duken n? nj? trash?si dielektrike prej 300 nm) p?rgatiten p?r matje. Duke p?rdorur nj? mikroskop t? forc?s atomike, p?rcaktohet trash?sia aktuale e filmit t? grafitit (mund t? ndryshoj? brenda 1 nm p?r grafen). Duke p?rdorur litografin? elektronike dhe gdhendjen reaktive t? plazm?s, forma e filmit vendoset p?r matjet elektrofizike (ura e sall?s p?r matjet e magnetotransportit).

Metoda p?r marrjen e grafenit t? ngulitur n? nj? matric? polimer. Duhet p?rmendur edhe dy metoda: depozitimi i avullit kimik me radio-frekuenc? plazma (PECVD), rritja n? presion t? lart? dhe temperatur? (HPHT). Nga k?to metoda, vet?m kjo e fundit mund t? p?rdoret p?r t? marr? filma me sip?rfaqe t? madhe.

Nj? film grafiti formohet nga dekompozimi termik i sip?rfaqes s? substratit SiC (kjo metod? e marrjes s? grafenit ?sht? shum? m? af?r prodhimit industrial), dhe cil?sia e filmit t? rritur varet nga stabilizimi i kristalit: C-stabilizuar ose Si- sip?rfaqe e stabilizuar - n? rastin e par?, cil?sia e filmave ?sht? m? e lart?. Tregohet se, p?rkund?r faktit se trash?sia e shtres?s s? grafitit ?sht? m? shum? se nj? shtres? e vetme, vet?m nj? shtres? n? af?rsi t? menj?hershme t? substratit merr pjes? n? p?r?ueshm?ri, pasi nj? ngarkes? e pakompensuar formohet n? nd?rfaqen SiC-C p?r shkak t? ndryshimi n? funksionet e pun?s s? dy materialeve. Vetit? e nj? filmi t? till? doli t? ishin ekuivalente me ato t? grafenit.

Ka disa m?nyra p?r t? marr? grafen, t? cilat mund t? ndahen n? tre grupe t? m?dha. Grupi i par? p?rfshin metoda mekanike p?r marrjen e grafenit, kryesore prej t? cilave ?sht? shtresimi mekanik, i cili aktualisht (2008) ?sht? metoda m? e zakonshme p?r prodhimin e mostrave t? m?dha me madh?si ~10 mm t? p?rshtatshme p?r transport dhe matje optike. Grupi i dyt? i metodave p?rfshin metoda kimike, t? cilat dallohen nga nj? p?rqindje e madhe e rendimentit t? materialit, por me madh?si t? vogla filmi ~10–100 nm. Grupi i fundit p?rfshin metodat epitaksiale dhe metod?n e zb?rthimit termik t? substratit SiC, fal? t? cilave mund t? rriten filma grafeni.

Metodat mekanike

Grafit pirolitik me orientim t? lart? (HOPG ?sht? nj? shkurtim i grafit pirolitik me orientim t? lart?, i cili ?sht? nj? form? shum? e orientuar e grafitit pirolitik me nj? p?rhapje k?ndore t? boshtit c m? pak se 1 shkall?. P?rdoret zakonisht si nj? mjet kalibrimi p?r studime mikroskopike si p.sh. mikroskopi tunelizimi me skanim ose mikroskopi i forc?s atomike HOPG komercial zakonisht prodhohet me pjekje n? 3300K HOPG sillet si nj? metal shum? i past?r Reflekton mir? drit?n dhe ?sht? nj? p?rcjell?s i mir? i energjis? elektrike por ?sht? shum? i brisht? HOPG ?sht? p?rdorur si substrat n? shum? eksperimente shkencore deri n? ~ 100 mm. S? pari, shtresat e holla t? grafitit vendosen midis shiritave ngjit?s dhe filmat e holl? t? grafitit k?puten vazhdimisht derisa t? merret nj? shtres? mjaft e holl? (nd?rmjet shum? filmave mund t? ket? edhe filma me nj? shtres?, t? cilat jan? me interes). Pas q?rimit, shiriti ngjit?s me filma t? holl? grafiti dhe grafeni shtypet kund?r nj? n?nshtrese silikoni t? oksiduar. N? k?t? rast, ?sht? e v?shtir? t? merret nj? film i nj? madh?sie dhe forme t? caktuar n? pjes?t fikse t? n?nshtres?s (dimensionet horizontale t? filmave jan? zakonisht rreth 10 mm). Filmat e gjetur me nj? mikroskop optik (ato mezi duken n? nj? trash?si dielektrike prej 300 nm) p?rgatiten p?r matje. Duke p?rdorur nj? mikroskop t? forc?s atomike, p?rcaktohet trash?sia aktuale e filmit t? grafitit (mund t? ndryshoj? brenda 1 nm p?r grafen). Grafeni mund t? p?rcaktohet gjithashtu duke p?rdorur shp?rndarjen Raman t? drit?s ose duke matur efektin kuantik Hall. Duke p?rdorur litografin? elektronike dhe gdhendjen reaktive t? plazm?s, forma e filmit vendoset p?r matjet elektrofizike (ura e sall?s p?r matjet e magnetotransportit).

Nj? metod? tjet?r ?sht? q? n?nshtresa e silikonit t? oksiduar t? mbulohet me ngjit?s epoksi (n? punim ?sht? p?rdorur nj? shtres? me trash?si ~ 10 µm) dhe nj? pllak? e holl? grafiti shtypet kund?r ngjit?sit duke p?rdorur nj? shtyp?s. Pas heqjes s? pllak?s s? grafitit me shirit ngjit?s, n? sip?rfaqen ngjit?se mbeten zona me grafen dhe grafit. Trash?sia e grafitit u p?rcaktua duke p?rdorur shp?rndarjen Raman dhe vrazhd?sia e grafenit u mat me nj? mikroskop t? forc?s atomike, i cili doli t? ishte vet?m 0.16 nm (gjysma e vrazhd?sis? s? grafenit n? nj? substrat silikoni).

Epitaksi dhe zb?rthim

Duhet p?rmendur edhe dy metoda: depozitimi i avullit kimik me radio-frekuenc? plazma (PECVD), rritja n? presion t? lart? dhe temperatur? (HPHT). Nga k?to metoda, vet?m kjo e fundit mund t? p?rdoret p?r t? marr? filma me sip?rfaqe t? madhe.

Nj? film grafiti formohet nga dekompozimi termik i sip?rfaqes s? substratit SiC (kjo metod? e marrjes s? grafenit ?sht? shum? m? af?r prodhimit industrial), dhe cil?sia e filmit t? rritur varet nga stabilizimi i kristalit: C-stabilizuar ose Si- sip?rfaqe e stabilizuar - n? rastin e par?, cil?sia e filmave ?sht? m? e lart?. P?rkund?r faktit se trash?sia e shtres?s s? grafitit ?sht? m? shum? se nj? shtres? e vetme, vet?m nj? shtres? n? af?rsi t? n?nshtres?s merr pjes? n? p?r?ueshm?ri, pasi nj? ngarkes? e pakompensuar formohet n? nd?rfaqen SiC-C p?r shkak t? ndryshimit n? pun?. funksionet e dy materialeve. Vetit? e nj? filmi t? till? doli t? ishin ekuivalente me ato t? grafenit.

Grafeni mund t? rritet n? n?nshtresa metalike t? rutenit dhe iridiumit.

Metoda t? tjera

N?se nj? kristal grafiti pirolitik dhe nj? substrat vendosen midis elektrodave, at?her? ?sht? e mundur t? sigurohet q? pjes?t e grafitit nga sip?rfaqja, nd?r t? cilat mund t? ket? filma me trash?si atomike, n?n veprimin e nj? fushe elektrike mund t? l?vizin n? substrat silikoni i oksiduar. P?r t? parandaluar prishjen (nd?rmjet elektrodave u aplikua nj? tension prej 1 deri n? 13 kV), midis elektrodave u vendos edhe nj? pllak? e holl? mik?.

Nj? kombinim i nj? metode mekanike (nj? shuf?r grafiti shkruhet n? sip?rfaqen e nj? n?nshtrese silikoni, duke l?n? filma pas shkat?rrimit) dhe pjekja pasuese n? temperatur? t? lart? (~ 1100 K) p?rdoret p?r t? marr? shtresa t? holla grafiti deri n? filma me nj? shtres?. .

Aplikacionet e mundshme

Besohet se n? baz? t? grafenit ?sht? e mundur t? projektohet nj? transistor balistik. U mor nj? tranzistor me efekt n? terren i bazuar n? grafen, si dhe nj? pajisje p?r nd?rhyrje kuantike. Studiuesit besojn? se fal? arritjeve t? tyre, s? shpejti do t? shfaqet nj? klas? e re nanoelektronike grafeni me trash?si baz? tranzistor deri n? 10 nm. Ky tranzistor ka nj? rrym? t? madhe rrjedhjeje, dometh?n? ?sht? e pamundur t? ndahen dy gjendje me nj? kanal t? mbyllur dhe t? hapur.

Nuk ?sht? e mundur t? p?rdoret grafeni drejtp?rdrejt kur krijohet nj? tranzistor me efekt n? terren pa rryma rrjedhje p?r shkak t? munges?s s? nj? hendeku brezi n? k?t? material, pasi ?sht? e pamundur t? arrihet nj? ndryshim i r?nd?sish?m n? rezistenc? n? ?do tension t? aplikuar n? port?, ?sht?, nuk ?sht? e mundur t? vendosen dy gjendje t? p?rshtatshme p?r logjik?n binare: p?r?uese dhe jop?r?uese. S? pari ju duhet t? krijoni disi nj? hendek brezi me gjer?si t? mjaftueshme n? temperatur?n e funksionimit (n? m?nyr? q? transportuesit e ngacmuar termikisht t? japin nj? kontribut t? vog?l n? p?r?ueshm?ri). Nj? nga m?nyrat e mundshme ?sht? propozuar n? vep?r. N? k?t? artikull, ne propozojm? t? krijojm? shirita t? holl? grafeni me nj? gjer?si t? till? q?, p?r shkak t? efektit t? madh?sis? kuantike, hendeku i brezit t? jet? i mjaftuesh?m p?r kalimin n? gjendjen dielektrike (gjendja e mbyllur) e pajisjes n? temperatur?n e dhom?s (28 meV korrespondon me nj? gjer?si shiriti prej 20 nm). P?r shkak t? l?vizshm?ris? s? lart? (q? do t? thot? se l?vizshm?ria ?sht? m? e lart? se n? silikonin e p?rdorur n? mikroelektronik?) 10 4 V cm?1 s?1, shpejt?sia e nj? transistori t? till? do t? jet? duksh?m m? e lart?. P?rkund?r faktit se kjo pajisje tashm? ?sht? e aft? t? funksionoj? si nj? tranzistor, porta p?r t? ende nuk ?sht? krijuar.

Nj? fush? tjet?r e aplikimit ?sht? p?rdorimi i grafenit si nj? sensor shum? i ndjesh?m p?r zbulimin e molekulave kimike individuale t? ngjitura n? sip?rfaqen e filmit.

Nj? fush? tjet?r premtuese e aplikimit t? grafenit ?sht? p?rdorimi i tij p?r prodhimin e elektrodave n? jonistor? (superkondensator?) p?r p?rdorim si burime t? rrym?s s? ringarkueshme.