[Ori2711]

Naukowcy stworzyli membranę o grubości jednego atomu.

Węgiel jest jednym z najbardziej zagadkowych pierwiastków. Posiada wiele odmian allotropowych, np. diament, grafit, fulereny, nanorurki? Teraz przyszedł czas na dwuwymiarowa postać węgla o nazwie Graphene. Ten materiał jest łącznikiem pomiędzy fizyką materii skondensowanej a elektrodynamiką kwantową. Otwiera ona nowe perspektywy dla elektroniki opartej na węglu.

Przy użyciu grafitu, kawałka taśmy klejącej i silikonowej płytki, naukowcy stworzyli membranę balonopodobną , która ma grubość jednego atomu, jednocześnie jest wystarczająco wytrzymała aby pomieścić i utrzymać gazy pod ciśnieniem kilku atmosfer.

Membrana ta jest ultra wytrzymała, nieprzemakalna i nieprzepuszczalna nawet dla atomów Helu. Otrzymany materiał posiada ogromny potencjał, jeśli chodzi o zastosowanie go w nanotechnologiach przy produkcji materiałów biologicznych, jak również w celach badań nad przemieszczaniem się atomów oraz jonów przez mikroskopijne pory ? czujniki jako pojedyncze atomy.

Graphene, to formacja atomów węgla, ułożonych jednowarstwowo, jest to zarazem najbardziej wytrzymały materiał na świecie. Właściwości te zawdzięcza dwukierunkowym wiązaniom kowalencyjnym, które spajają atomy razem nawet jako najcieńszą membranę. Materiał ten jest również półprzewodnikiem, co oznacza że przewodzi elektryczność, jednakże jego przewodność zmienia się wraz ze zmianą elektrostatyczną środowiska.



Struktury wiązań między atomami węgla w różnych odmianach alotropowych. 3D ? diament, grafit, 2D ? Graphene, 1D ? jednowymiarowa nanorurka, 0D ? zerowymiarowa kulka fullerenowa.

Źródło dla ciekawych - http://www.materialstoday.com/pdfs/jan_feb_2007/MT1001_review1.pdf oraz http://www.technologyreview.com/Nanotech/20558/
Czy znajdą się na naszym forum zapaleńcy, chcący pociągnąć temat dalej? Nanotechnologie mają bardzo wiele wspólnego z astronomia i astronautyką.


Pozdrawiam
Ori specjalista ds. biologii molekularnej

Użytkownik Ori2711 edytował ten post 03 październik 2008 - 16:27

[ZbyT]

ciekawy artykuł Ori
dodałbym tylko, że polska nazwa tego materiału to grafen. Został odkryty około 5 lat temu i nie jest półprzewodnikiem ale przewodnikiem i to dość dobrym. Niedawno udało się skonstruować na jego bazie maleńki tranzystor, który potrafi sterować pojedynczymi elektronami!!!

pozdrawiam

EDIT
zapomniałem napisać. Grafen jest oczywiście dwuwymiarowy jak kartka papieru ... jeśli nie liczyć jego "pofalowania"

Użytkownik ZbyT edytował ten post 03 październik 2008 - 18:07

[Adam_Jesion]

Ciekawy.

Mam tylko prośbę i pytanie - po co ty zmieniasz tę czcionkę? Strasznie podle to wygląda u mnie na Macu.

[Ori2711]

ZbyT, o Oct 3 2008, 17:55, powiedział:

... nie jest półprzewodnikiem ale przewodnikiem i to dość dobrym.

Rzeczywiście masz rację, mój błąd podczas tłumaczenia... semimetal to półmetal, a nie półprzewodnik. Dziękuję za znalezienie przekłamania. A z tym tłumaczeniem nazwy, to tak myślałam ale nie odważyłam się spolszczyć .

pozdrawiam serdecznie
Ori

Ps: Adam no właśnie a jaka czcionka jest na forum, bo zawsze sie zastanawiam jak przeklejam z worda... . Jak masz taką możliwość to zmień tę czcionkę, bo mi wygasł czas edycji... no i może ten półprzewodnik też warto by zmienić na półmetal, no i nazwę też na polską (Grafen). Z góry dzięki.

Użytkownik Ori2711 edytował ten post 03 październik 2008 - 19:54

[Adam_Jesion]

Ori2711, o Oct 3 2008, 19:50, powiedział:

Rzeczywiście masz rację, mój błąd podczas tłumaczenia... semimetal to półmetal, a nie półprzewodnik. Dziękuję za znalezienie przekłamania. A z tym tłumaczeniem nazwy, to tak myślałam ale nie odważyłam się spolszczyć .

pozdrawiam serdecznie
Ori

Ps: Adam no właśnie a jaka czcionka jest na forum, bo zawsze sie zastanawiam jak przeklejam z worda... . Jak masz taką możliwość to zmień tę czcionkę, bo mi wygasł czas edycji... no i może ten półprzewodnik też warto by zmienić na półmetal, no i nazwę też na polską (Grafen). Z góry dzięki.

Najprościej - nie przeklejaj z Worda, bo on przenosi wszystkie style. Jak piszesz w wordzie, to wklej ten tekst do notatnika i dopiero na forum.

Post poprawię jak wrócę. Muszę teraz wyjść.

[rkamin]

ZbyT, o Oct 3 2008, 17:55, powiedział:

EDIT
zapomniałem napisać. Grafen jest oczywiście dwuwymiarowy jak kartka papieru ... jeśli nie liczyć jego "pofalowania"

Zawsze lubiłem za to fizyków - niechętnie chodzili na zajęcia z matematyki. Na potrzeby tej dyskusji nie ma to oczywiście znaczenia ale gdyby stosować się ściśle do pojęć to dwa wymiary w naszej przestrzeni (trójwymiarowej) to twór czysto teoretyczny (trzeci wymiar wynosi 0 a w tym wypadku tak nie jest). Zgodnie z tym kartka papieru nie jest bynajmniej dwuwymiarowa .

Ori - normalnie pełen szacunek.

[procjon]

Widziałem dziś na okładce "Wiedza i Życie" reklamówke artykułu o tym, niestety nie miałem czasu zajrzeć do środka ( i kupić)

[Ori2711]

procjon, o Oct 3 2008, 20:28, powiedział:

Widziałem dziś na okładce "Wiedza i Życie" reklamówke artykułu o tym, niestety nie miałem czasu zajrzeć do środka ( i kupić)

Ha, no widzisz a Ja nawet nie wiedziałam, że to jest w tym numerze , w tłumaczeniu newsów opieram się na uniwersyteckich publikacjach min. AJS (American Journal of Science), Nature, Journal of daily science - niestety najczęściej dostępne są tylko abstrakty, pełne wersje są już odpłatne . Jeśłi jednak kupisz ten numer i przeczytasz artykuł, to zapraszam do dyskusji.

Rkamin masz oczywiście rację, myślę że akurat w przypadku chemii na poziomie atomów umownie przyjeto taką własnie nomenklaturę w kwestii wymiarów.

Ori

Użytkownik Ori2711 edytował ten post 03 październik 2008 - 20:39

[Ori2711]

ZbyT, o Oct 3 2008, 17:55, powiedział:

Niedawno udało się skonstruować na jego bazie maleńki tranzystor, który potrafi sterować pojedynczymi elektronami!!!

ZbyT nie daj się długo prosić i napisz coś więcej na temat swojego tranzystora... Proszę.

Ori

edit - znalazłam jeszcze kilka właściwości Grafenu na Wikipedii
Bardzo dobry przewodnik ciepła - zmierzona przewodność cieplna wynosi od 4840+/- 440 do 5300+/- 480 W/mK (dla porównania srebro - 429 W/mK)
Posiada niewielką rezystancję
Bardzo szybki ruch elektronów dochodzący w temperaturze pokojowej do 200 000 cm2/Vs (dla porównania krzem - 1500 cm2/Vs, arsenek galu - 8500 cm2/Vs)
Prędkość przepływu elektronów, wynosząca 1/300 prędkości światła, umożliwia badanie efektów relatywistycznych dla elektronu poruszającego się w przewodniku

i trochę ciekawostek stąd - http://kopalniawiedz...alosc-5292.html

Grafen to, według wielu specjalistów, materiał przyszłości elektroniki. Dwuwymiarowa struktura atomów węgla przewodzi prąd znacznie lepiej niż krzem i umożliwia budowanie superszybkich energooszczędnych tranzystorów.

Najnowsze testy wykazały, że grafen jest też najbardziej wytrzymałym materiałem znanym ludzkości. Jeffrey Kysar i James Hone, profesorowie z Columbia University, testowali siłę wiązań atomowych grafenu. Najpierw w krzemowym plastrze wywiercili dziury, w których umieścili kawałki grafenu. Następnie użyli diamentowej sondy, próbując rozerwać wiązania atomowe w grafenie. Kysar i Hone mówią, że dotychczas nikt nie przeprowadzał podobnego eksperymentu, gdyż wymaga on użycia idealnych próbek grafenu, bez przerwanych wiązań czy brakujących atomów.

Test wykazał niezwykłą wytrzymałość węglowego materiału. Naukowcy mówią, że gdyby wyprodukować grafenową płachtę i przykryć nią kubek, a następnie próbować zaostrzonym ołówkiem zrobić w płachcie dziurę, to grafen jest na tyle mocny, iż warstwa o grubości jednego atomu wytrzymałaby ciężar samochodu postawionego na ołówku.

Oczywiście takiego eksperymentu nie uda się przeprowadzić, gdyż tak duży kawałek grafenu byłby pełen niedoskonałości, a więc znacznie słabszy, niż miniaturowa doskonała próbka.

Wiedzieliśmy, że grafen do najbardziej wytrzymały materiał. Obecny eksperyment to potwierdził - mówi Konstantin Novoselov, wynalazca grafenu.

Fakt, iż grafen jest tak wytrzymały, to kolejna dobra wiadomość dla przemysłu półprzewodnikowego. Materiały wykorzystywane w elektronice muszą bowiem mieć nie tylko dobre właściwości elektryczne ale i fizyczne. Powinny być wytrzymałe na ciepło i na siły, którym są poddawane podczas produkcji.

Użytkownik Ori2711 edytował ten post 03 październik 2008 - 21:04

[ZbyT]

Ori2711, o Oct 3 2008, 20:46, powiedział:

ZbyT nie daj się długo prosić i napisz coś więcej na temat swojego tranzystora... Proszę.

za wiele nie napiszę. Czytałem o tym mniej więcej rok temu i do tego nie pamiętam gdzie. Musiałbym poszukać. Problem w tym, że niedawno przeprowadziłem się i niestety sporo z mojej literatury zaginęło
spróbuję opisać to co pamiętam ale za prawdziwość nie ręczę
tranzystor składa się z cienkiego kanału, przez który przepływa prąd, a jak pamiętamy grafen świetnie przewodzi prąd. Przyłożenie napięcia do elektrod znajdujących się po bokach kanału powoduje "uwięzienie" elektronu w kanale. Ten jeden elektron powoduje zablokowanie kanału czyli olbrzymi wzrost rezystancji. Taki tranzystor działa więc jak bramka logiczna lub przekaźnik. To z pozoru wygląda jak opis działania tranzystora FET ale dotyczy zupełnie innej skali. Za zamknięcie kanału nie odpowiada wypchnięcie nośników (zubożenie półprzewodnika w elektrony lub dziury) ale zablokowanie drogi elektronów przez obsadzenie stanów, a jak wiadomo elektrony są fermionami i dlatego są "nietowarzyskie" (zakaz Pauliego)
mam nadzieję, że nic nie pokręciłem

pozdrawiam

[rkamin]

cygnus, o Oct 4 2008, 01:21, powiedział:

Rkamin - skąd to zdanie o fizykach? Większość fizyki współczesnej to czysta matematyka.

Cygnys, nie jest to bynajmniej złe zdanie - przynajmniej nie to miałem na myśli. Raczej w charakterze trącającym humorem. W fizyce często pewne rzeczy się upraszcza (i dobrze bo od ortodoksji mają być matematycy). A zdanie wyrobiłem sobie przez zaglądanie do prac o charakterze matematycznym pisanych przez fizyków. Zapewniam Cię, że dostarczają nam one (mam na myśli siebie i przede wszystkim moją żonę) czasem sporo radości.
Tak czy inaczej z fizyki ja rozumiem znacznie mniej .

Użytkownik rkamin edytował ten post 04 październik 2008 - 01:56

[ZbyT]

cygnus, o Oct 4 2008, 01:21, powiedział:

Elektrony są do pewnego stopnia towarzyskie, lubią występować w parach. Dzięki temu, że posiadają niezerowy spin (moment pędu) - para nie łamie zakazu Pauliego, gdy oba elektrony w parze mają przeciwnie zorientowany spin.

tu niestety nie mogę się zgodzić
1. elektrony nie lubią występować w parach i żadnej takiej pary nie tworzą. Nawet jeśli mają przeciwne spiny to niestety mają taki sam ładunek elektryczny i odpychają się siłą elektrostatyczną. Fermiony nie posiadające ładunku (neutrina) też nie tworzą takich par
tu mała dygresja: do pewnego stopnia wyjątkiem są ekscytony utworzone z elektronu i dziury czyli z różnych cząstek (dziura to kwazicząstka) posiadających różne ładunki i dlatego przyciągających się siłami kulombowskimi. Rekombinacja ekscytonu prowadzi do emisji promieniowania. Znamy to z popularnych diod świecących LED
2. spin to nie jest moment pędu ale moment magnetyczny
3. posiadanie różnego spinu oznacza, że elektrony są w różnych stanach kwantowych i dlatego mogą zajmować te same orbitale w atomach. Utrzymywane są na tych orbitalach nie dzięki łączeniu się w pary ale dlatego, że przyciąga je naładowane dodatnio jądro (mówiąc żargonem fizyków znajdują się w studni potencjału)

bozony są za to bardzo "towarzyskie". Dzięki temu mamy lasery

pozdrawiam

PS
nie jestem ani fizykiem ani matematykiem chociaż obie te nauki lubię
studiowałem technologię elektronową

[Iro]

Ciekawe jaki wpływ mają fragmenty tych struktur na organizmy żywe, oraz jak wielkie, trwałe mechanicznie struktury można z nich budować,...

z innych węglowych dziwolągów np. fulereny z 60 cząsteczek okazały się toksyczne, co trochę osłabiło ich szansę na popularny smar doskonały.

Ale swoją drogą, pewnie nie jedną jeszcze ciekawą strukturę odnajdą naukowcy z wungla...

Pozdrawiam

Iro

Użytkownik Iro edytował ten post 05 październik 2008 - 00:15

[ZbyT]

cygnus, o Oct 5 2008, 00:23, powiedział:

Powiedz to chemikom!

a co ma chemia do tego? elektrony podlegają oddziaływaniom kwantowym, a nie chemicznym

cygnus, o Oct 5 2008, 00:23, powiedział:

Elektrony jako nie posiadające świadomości raczej niczego nie lubią

skoro taki sposób przedstawienia sprawy Ci nie odpowiada to teraz nie powinno być wątpliwości:
podczas odziaływań elektronów ich funkcje falowe antykomutują. I wszystko jasne

pozdrawiam

PS
chyba już wystarczy tego offtopa

[ZbyT]

przeczytałem ten artykuł w WiŻ. Niestety jest bardzo ogólnikowy i do tego poświęcony przede wszystkim fullerenom i nanorurkom, a o grafenie jest tylko kilka zdań. Jeśli kogoś interesuje ten temat to można poszperać na tej stronie

pozdrawiam

[Ori2711]

Ciąg dalszy badań nad grafenem...

Uczeni z University of Illinois udowodnili, że struktura brzegów kawałka grafenu wpływa na jego właściwości. Naukowcy już od pewnego czasu podejrzewali, że orientacja atomów na brzegach siatki krystalicznej ma olbrzymie znaczenie, jednak nigdy tego nie udowodniono.

Nasz eksperyment wykazał bez najmniejszej wątpliwości, że krystalograficzna orientacja krawędzi grafenu wpływa na jego właściwości elektroniczne - mówi profesor Joseph Lyding. By wykorzystać grafen w przyszłej nanoelektronice będziemy musieli precyzyjnie kontrolować geometrię tych struktur - dodaje.

Uczeni, profesor Lyding i jego były student Kyle Ritter, opracowali nową metodę cięcia grafenu i osadzania jego kawałków na półprzewodniku. Później użyli mikroskopu skanningowego do zbadania swoich próbek. Odkryliśmy, że kawałki grafenu o wielkości mniejszej niż 10 nanometrów i z brzegami o orientacji zygzakowatej wykazują właściwości metaliczne, a nie, jak można by się spodziewać z samej tylko ich wielkości - półprzewodnikowe - informuje Lyding. Nawet mały zygzakowaty fragment w 5-nanometrowym kawałku zmieni jego właściwości na metaliczne. Zbudowany z niego tranzystor nie będzie pracował - dodaje.

Grafen, w przeciwieństwie do nanorurek, to dwuwymiarowa struktura, z którą można pracować używając narzędzi obecnie wykorzystywanych w przemyśle półprzewodnikowym. Prace Lydinga i Rittera dowodzą jednak, że obróbka grafenu będzie trudniejsza niż przypuszczano i należy przeprowadzać ją niezwykle precyzyjnie. W zamian uzyskujemy jednak materiał który, w zależności od kształtu, może działać jak metal bądź półprzewodnik.




Źródło - http://kopalniawiedzy.pl/grafen-wlasciwosc...ztalt-6836.html

pozdrawiam
Ori

[Janko]

Czy wiecie, że cząsteczki fulerenów, zdaje się że C 60 i C 70 (liczba atomów węgla), wykazują wykrywalne właściwości falowe (interferencja)? Przy masie cząsteczkowej zbliżonej do 1000 to jest coś.
(ale przecież wy wszystko wiecie, ech, życie, życie!)

[Ori2711]

Janko, o Mar 17 2009, 19:58, powiedział:

Czy wiecie, że cząsteczki fulerenów, zdaje się że C 60 i C 70 (liczba atomów węgla), wykazują wykrywalne właściwości falowe (interferencja)? Przy masie cząsteczkowej zbliżonej do 1000 to jest coś.
(ale przecież wy wszystko wiecie, ech, życie, życie!)

Bardzo ciekawe. Janko, możesz to jakoś bardziej rozwinąć? Bo my nie wiemy wszystkiego, ale jak najbardziej chcemy !!!!
Czy chodzi o ten artykuł? - http://www.quantum.univie.ac.at/research/m...ence/index.html
http://scholar.google.pl/scholar?hl=pl&...p;ct=sl-citedby

pozdrawiam
Ori

Użytkownik Ori2711 edytował ten post 17 marzec 2009 - 21:58

[TomaszP1977]

Ori2711, o Oct 3 2008, 14:38, powiedział:

Struktury wiązań między atomami węgla w różnych odmianach alotropowych. 3D ? diament, grafit, 2D ? Graphene, 1D ? jednowymiarowa nanorurka, 0D ? zerowymiarowa kulka fullerenowa.

Chyba chodziło Ci o strukturę cząstki? W przypadku diamentu typ hybrydyzacji to sp3, determinuje symetrię trygonalną (w przypadku węgla), w graficie i grafenie hybrydyzacja sp2 - symetria cząstki trygonalna. Z tym że grafit to wiele warstw płaskich jedna nad drugą, a grafen to jedna warstwa płaska. W fullerenach również hybrydyzacja sp2, ale fullereny są jak najbardzie 3D! Albo jest to błąd albo co innego chciałaś napisać a wyszło niezrozumiale. Wydaje mi się że chodziło tu o efekty kwantowe uzyskiwane na tych strukturach (??)

Z ciekawych odmian allotropowych węgla dorzucę: lonsdaleit, występuje w niektórych typach meteorytów oraz chaoit, oba pochodzenia kosmicznego. Lonsdaleit ma układ krystaliczny heksagonalny (w diamecie układ tertragonalny). Kolejna odmiana to chaoit, który - z tego co wiem - nadal nie ma określnonej struktury, jednak bazuję tylko na polskich źródłach więc nie dam sobie ręki za to obciąć.

Użytkownik TomaszP1977 edytował ten post 18 marzec 2009 - 09:06

[Janko]

Ori2711, o Mar 17 2009, 20:26, powiedział:

Bardzo ciekawe. Janko, możesz to jakoś bardziej rozwinąć?

Niestety, nie bardzo mogę. Moja enigmatyczna wiedza na ten temat pochodzi ze źródeł popularnonaukowych - zabij, ale nie odtworzę z jakich. Jednak jestem przekonany, że czytałem o tym więcej niż jeden raz.
Także pozdrawiam
Janko

[TomaszP1977]

http://www.ujk.kielce.pl/ifiz/pl/files/mro...futbolowka.html + sporo innych źródeł w necie. Zachęcam do krytycznego przeglądania netu.

[Janko]

Janko, o Mar 18 2009, 07:56, powiedział:

Niestety, nie bardzo mogę.

Jednak Internet to potęga.
Okazało się, że trochę mogę:
http://draco.uni.opole.pl/moja_fizyka/nume...uly/plakat.html
http://www.univ.gda.pl/pl/info_dla_med/biu...amp;id_wyd=1081
http://www.uni.lodz.pl/portal/kronika.php?...p;id_tekstu=225

[Ori2711]

TomaszP1977, o Mar 18 2009, 07:35, powiedział:

Chyba chodziło Ci o strukturę cząstki? W przypadku diamentu typ hybrydyzacji to sp3, determinuje symetrię trygonalną (w przypadku węgla), w graficie i grafenie hybrydyzacja sp2 - symetria cząstki trygonalna. Z tym że grafit to wiele warstw płaskich jedna nad drugą, a grafen to jedna warstwa płaska. W fullerenach również hybrydyzacja sp2, ale fullereny są jak najbardzie 3D! Albo jest to błąd albo co innego chciałaś napisać a wyszło niezrozumiale. Wydaje mi się że chodziło tu o efekty kwantowe uzyskiwane na tych strukturach (??)

To jest dokładne tłumaczenie z Amerykańskich źródeł - widocznie oni tak to sobie skonfigurowali. Nazewnictwo jest zawsze forma umowną i płynną. Mnie tez na studiach uczyli tak jak to opisałes wyżej, jednakże zgodnie z artykułem, trzymając się ich nazewnictwa, tak to wychodzi...

pozdrawiam
Ori

[Ori2711]

Przepraszam za post pod postem, ale edycja mi wygasła ...

Tomku, myślę, ze wiem o co w tym chodzi . Mianowicie o kierunki przemieszczania się elektronów. W diamencie i graficie w trzech płaszczyznach (3D), w grafenie (płatki) tylko w dwóch płaszczyznach (2D), natomiast w nanorurkach w jednej płaszczyźnie (1D). Fullereny tutaj są jako "pułapki" na elektrony , stąd 0D. Świetnie to obrazuje szkic w pierwszym poście.

Takj więc chemiczne nazewnictwo pochodzące od geometri orbitali jest ok i to też, zalezy o co nam w danej chwili chodzi .

pozdrawiam
Ori

[TomaszP1977]

Tak, teraz to jest jasne.

[Ori2711]

Kolejne doniesienia z frontu walki o stabilny kawałek Grafenu na użytek praktyczny...
Naukowcy potrafią uzyskiwać już grafenowe błony o powierzchni 1cm2, jak radzą sobie w praktyce z tym ekstremalnie delikatnym materiałem,poczytajcie tutaj - http://physicsworld....icle/news/39035



pozdrawiam
Ori

[Ori2711]

http://gadzetomania....prosto-od-ibma/