گرافن یکی از انواع آلوتروپ های کربن می باشد که به دلایل تئوری فیزیک و مکانیک آماری، قضیه ای با نام مرمین-واگنر اساسا با رد وجود پایداری ماده دو بعدی، تا سال ۲۰۰۴ مواجه بود. در واقع در گذشته گرافن یک ماده نظری بود و بر روی خواص آن تحقیقاتی صورت نگرفته بود، در اوایل دهه ۱۹۷۰ گرافن تک لایه به روش رشد هم بافته تولید شد، اما تا سال ۲۰۰۴ هیچ ماده ی کربنی نازک تر از ۵۰ تا ۱۰۰ لایه تولید نشد. در سال ۲۰۰۴ فیزیکدانان دانشگاه منچستر بریتانیا به رهبری آندره گایم و کنستانتین نووسلف تغییری در زمینه بی ثباتی گرافن ایجاد کردند و با استفاده از روش ساده و عجیب، چسب نواری یک لایه از گرافن را جدا کردند و به یک ویفر سیلیکونی منتقل کردند، به همین دلیل در سال ۲۰۱۰ موفق به دریافت جایزه نوبل شدند. در واقع با اثبات وجود این ماده دو بعدی، انقلابی نوین شکل گرفت که مهر خاتمه بر دوران سیلیکون زده شد.
هدف از بحث شناخت بیشتر گرافن به عنوان یکی از دگر شکل های پایدار کربن و درک ساختار آن به عنوان ماده ای محکم تر از آهن، رساناتر از مس، با مقاومتی کمتر از نقره می باشد. این ماده نیمه رسانای منحصر به فرد، یک صفحه متشکل از شبکه های ۵ ضلعی و یا ۶ و ۷ ضلعی به ضخامت یک اتم کربن می باشد که بر خلاف سایر نیمه رساناها فاقد گپ است، گرافن با باند ظرفیت ماکزیمم و هدایت مینیمم دارای خواص نوری، الکترونی و شیمیایی خاص یک سابستریت عالی برای انواع کاربردهای مکانیکی، اپتیکی و پزشکی می باشد که به روش های مختلف که مزایا و معایب خاص خود را از نظر اقتصادی و میزان بازدهی دارند، سنتز می شود، درک بهتر این خواص و صورت های سنتز این ماده برای رسیدن مخاطب به کاربردهای فعلی و آینده آن موثر است. مخاطب پس از شناخت ساختار شیمیایی و انواع اشکال گرافن با روش های ساخت آن و مقایسه این روش ها با هم آشنا شده و در نهایت یک سری از خواص آن در صنعت ذکر می شود.
فهرست سرفصل ها و رئوس مطالب مطرح شده در این مجموعه آموزشی، در ادامه آمده است:
- درس یکم: ساختار گرافن و تاریخچه آن
- گرافن چیست؟
- صفحه مختصات گرافنی
- درس دوم: صور گرافن
- ساختار گرافن دو لایه در مقایسه با تک لایه و گرافیت
- هیدروژنه کردن گرافن
- نانو ریبون گرافنی، نانو فیبر گرافنی و گرافن کوانتم دات (نقاط کوانتومی)
- نانو کامپوزیت های گرافنی
- بی نظمی در ساختار گرافن
- درس سوم: روش های سنتز گرافن
- روش لایه برداری شیمیایی
- احیا اکسید گرافن
- روش مکانیکی
- CVD
- بلور SiC
- درس چهارم: خواص گرافن و کاربردها
- خواص الکترونی و ساختار نواری
- خواص اپتیکی
- خواص شیمیایی
مفید برای رشته های
- مهندسی نساجی
- مهندسی مواد
- مهندسی شیمی
- مهندسی پلیمر
نظر شما در مورد این فرادرس چیست؟