וואָס איז די נוצן פון גראַפענע? צוויי אַפּלאַקיישאַן קאַסעס לאָזן איר פֿאַרשטיין די אַפּלאַקיישאַן ויסקוק פון גראַפענע

אין 2010, געים און נאָוואָסעלאָוו וואַן די נאָבעל פרייז אין פיזיק פֿאַר זייער אַרבעט אויף גראַפענע. די אַוואָרד האט לינקס אַ טיף רושם אויף פילע מענטשן. נאָך אַלע, ניט יעדער נאָבעל פרייז יקספּערמענאַל געצייַג איז ווי געוויינטלעך ווי קלעפּיק טייפּ, און נישט יעדער פאָרשונג כייפעץ איז ווי מאַדזשיקאַל און גרינג צו פֿאַרשטיין ווי "צוויי-דימענשאַנאַל קריסטאַל" גראַף. די אַרבעט אין 2004 קענען זיין אַוואָרדיד אין 2010, וואָס איז זעלטן אין די רעקאָרד פון נאָהאָבער פרייז אין די לעצטע יאָרן.

גראַפענע איז אַ מין פון מאַטעריע וואָס באשטייט פון אַ איין שיכטע פון ​​טשאַד אַטאָמס ענג עריינדזשד אין אַ צוויי-דימענשאַנאַל כאַניקאָום כעקסאַגאַנאַל לאַטאַס. ווי דימענט, גראַפייט, פולער, טשאַד נאַנאָטובעס און אַמאָרפאַס טשאַד, עס איז אַ מאַטעריע (פּשוט מאַטעריע) קאַמפּאָוזד פון טשאַד עלעמענטן. ווי געוויזן אין די פיגור אונטן, פולערינעס און טשאַד נאַנאָטובעס קענען ווערן געזען ווי ראָולד אַרויף אין עטלעכע וועג פון אַ איין פּלאַסט פון גראַפענע, וואָס איז סטאַקט דורך פילע לייַערס פון גראַפענע. די טעאָרעטיש פאָרשונג וועגן די נוצן פון גראַפענע צו שילדערן די פּראָפּערטיעס פון פאַרשידן טשאַד פּשוט סאַבסטאַנסיז (גראַפייט, טשאַד נאַנאָטובעס און גראַפענע) האט לאַסטיד אַז אַזאַ צוויי דימענשאַנאַל מאַטעריאַלס זענען נישט געגלויבט אַז אַזאַ צוויי דימענשאַנאַל מאַטעריאַלס זענען נישט געגלויבט אַז אַזאַ צוויי דימענשאַנאַל מאַטעריאַלס זענען נישט געגלויבט אַז אַזאַ צוויי דימענשאַנאַל מאַטעריאַלס זענען נישט געגלויבט אַז אַזאַ צוויי דימענשאַנאַל מאַטעריאַלס זענען נישט געגלויבט אַז אַזאַ צוויי דימענשאַנאַל מאַטעריאַלס זענען זייער וויכטיק בלויז אַטאַטשט צו די דריי-דימענשאַנאַל סאַבסטרייט ייבערפלאַך אָדער ין סאַבסטאַנסיז ווי גראַפייט. עס איז געווען ניט ביז 2004 אַז אַנדרע געים און זיין תּלמיד קאָנסטאַנטין נאָוואָסעלאָוו סטריפּט אַ איין פּלאַסט פון גראַף פון גראַף פון גראַף פון גראַף פון גראַף פון גראַפענע פון ​​גראַפייט דורך יקספּעראַמאַנץ אַז די פאָרשונג אויף די פאָרהין אַטשיווד נייַ אַנטוויקלונג.

ביידע פולער (לינקס) און טשאַד נאַנאָאָטובע (מיטל) קענען זיין רולד אַרויף דורך אַ איין פּלאַסט פון גראַפענע אין עטלעכע וועג, בשעת גראַפייט (רעכט) איז סטאַקט דורך קייפל לייַערס פון גראַפענע דורך די קאַנעקשאַן פון וואַן דער פאַל.

נאָוואַדייַס, גראַפענע קענען זיין באקומען אין פילע וועגן, און פאַרשידענע מעטהאָדס האָבן זייער אייגן אַדוואַנידזשיז און דיסאַדוואַנטידזשיז. געים און נאָוואָסעלאָוו באקומען גראָנין אויף אַ פּשוט וועג. ניצן טראַנספּעראַנט טייפּ בנימצא אין סופּערמאַרקיץ, זיי סטריפּט גראַפענע, אַ גראַפייט בלאַט מיט בלויז איין שיכטע פון ​​טשאַד אַטאָמס דיק, פון אַ שטיק פון הויך-סדר פּירוליטיק גראַפייט. דאָס איז באַקוועם, אָבער די קאַנטראָולאַביליטי איז נישט אַזוי גוט און גראַפענע מיט אַ נומער פון ווייניקער ווי 100 מייקראַנז (1 צענט פון אַ מילאַמיטער) קענען בלויז זיין באקומען פֿאַר יקספּעראַמאַנץ, אָבער עס איז שווער צו ווערן געניצט פֿאַר פּראַקטיש אַפּלאַקיישאַנז. כעמישער פארע דעפּאַזישאַן קענען וואַקסן גראַוויענע סאַמפּאַלז מיט די גרייס פון טענס פון סענטימעטער אויף די מעטאַל ייבערפלאַך. כאָטש די געגנט מיט קאָנסיסטענט אָריענטירונג איז בלויז 100 מייקראַנז [3,4], עס איז פּאַסיק פֿאַר די פּראָדוקציע באציונגען. אן אנדער פּראָסט אופֿן איז צו היץ די סיליציום קאַרבייד (סיק) קריסטאַל צו מער ווי 1100 ℃ אין וואַקוום, אַזוי אַז די סיליציום אַטאָמס לעבן די ייבערפלאַך יוואַפּערייט, און די רוען טשאַד אַטאָמס זענען ריעריינדזשד, וואָס קענען אויך באַקומען גראַפענע סאַמפּאַלז מיט גוט פּראָפּערטיעס מיט גוט פּראָפּערטיעס מיט גוט פּראָפּערטיעס מיט גוט פּראָפּערטיעס מיט געזונט.

גראַפענע איז אַ נייַע מאַטעריאַל מיט יינציק פּראָפּערטיעס: זיין עלעקטריקאַל קאַנדאַקטיוואַטי איז גאַנץ ווי קופּער, און די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי איז בעסער ווי קיין באַוווסט מאַטעריאַל. עס איז זייער טראַנספּעראַנט. בלויז אַ קליין טייל (2.3%) פון די ווערטיקאַל אינצידענט קענטיק ליכט וועט זיין אַבזאָרבד דורך גרייטענע, און רובֿ פון די ליכט וועט פאָרן דורך. עס איז אַזוי געדיכט אַז אפילו העליום אַטאָמס (דער קלענסטער גאַז מאַלאַקיולז) קענען ניט דורכגיין. די מאַדזשיקאַל פּראָפּערטיעס זענען נישט גלייַך ינכעראַטיד פֿון גראַפייט, אָבער פֿון קוואַנטום מאַקאַניקס. זייַן יינציק ילעקטריקאַל און אָפּטיש פּראָפּערטיעס באַשטימען אַז עס האט ברייט אַפּלאַקיישאַן פּראַספּעקס.

כאָטש גראַפענע איז בלויז ארויס פֿאַר ווייניקער ווי צען יאר, עס האט געוויזן פילע טעכניש אַפּלאַקיישאַנז, וואָס איז זייער זעלטן אין די פעלדער פון פיזיק און מאַטעריאַלס וויסנשאַפֿט. עס נעמט מער ווי צען יאר אָדער אפילו דעקאַדעס פֿאַר גענעראַל מאַטעריאַלס צו מאַך פון לאַבאָראַטאָריע צו פאַקטיש לעבן. וואָס איז די נוצן פון גראַפענע? זאל ס קוק אין צוויי ביישפילן.

ווייך טראַנספּעראַנט ילעקטראָוד
אין פילע עלעקטריקאַל אַפּפּליאַנסעס, טראַנספּעראַנט קאַנדאַקטיוו מאַטעריאַלס דאַרפֿן צו זיין געוויינט ווי ילעקטראָודז. עלעקטראָניש וואַטשיז, קאַלקולאַטאָרס, פליסיק קריסטאַל דיספּלייז, פאַרבינדן סקרעענס, זונ - פּאַנאַלז און פילע אנדערע דעוויסעס קענען נישט לאָזן די עקזיסטענץ פון טראַנספּעראַנט ילעקטראָאָד. די בעקאַבאָלעדיק טראַנספּעראַנט ילעקטראָוד ניצט ינדיום צין אַקסייד (יטאָ). רעכט צו דער הויך פּרייַז און לימיטעד צושטעלן פון ינדיום, די מאַטעריאַל איז קרישלדיק און פעלן פון בייגיקייט, און די ילעקטראָוד דאַרף זיין דיפּאַזאַטאַד אין די מיטל שיכטע פון ​​וואַקוום, און די פּרייַז איז לעפיערעך הויך. פֿאַר אַ לאַנג צייַט, סייאַנטיס האָבן שוין טריינג צו געפֿינען אַן פאַרטרעטער. אין אַדישאַן צו די באדערפענישן פון דורכזעיקייַט, גוט קאַנדאַקטיוואַטי און גרינג צוגרייטונג, אויב די בייגיקייט פון דעם מאַטעריאַל זיך איז גוט, עס וועט זיין פּאַסיק פֿאַר מאכן "עלעקטראָניש פּאַפּיר" אָדער אנדערע פאָלדאַבלע אַרויסווייַזן דעוויסעס. בייגיקייט איז אויך אַ זייער וויכטיק אַספּעקט. גראַפענע איז אַזאַ אַ מאַטעריאַל, וואָס איז זייער פּאַסיק פֿאַר טראַנספּעראַנט ילעקטראָודז.

רעסעאַרטשערס פון סאַמסונג און טשענגגונגגואַן אוניווערסיטעט אין דרום קארעע באקומען גראַפענע מיט אַ דיאַגאָנאַל לענג פון 30 אינטשעס דורך כעמישער פארע דעפּאַזישאַן און טראַנספעררעד צו אַ 188 מאַטראָן דיק פּאַליענע טערעף. ווי געוויזן אין די פיגור אונטן, די מעגילע דערוואַקסן אויף די קופּער שטער איז ערשטער באַנדיד מיט די טערמאַל סטריפּינג טייפּ (בלוי טראַנספּעראַנט טייל), די קופּער שטער איז צעלאָזן דורך כעמישער אופֿן, און לעסאָף די גראַפענע איז טראַנספערד צו די ליבלינג פילם דורך באַהיצונג .

ניו פאָוטאָוילעקטריק ינדוקטיאָן ויסריכט
גראַפענע האט זייער יינציק אָפּטיש פּראָפּערטיעס. כאָטש עס איז בלויז איין שיכטע פון ​​אַטאָמס, עס קענען אַרייַנציען 2.3% פון די ימיטיד ליכט אין די גאנצע ווייוולענגט קייט פון קענטיק ליכט צו ינפרערעד. די נומער האט גאָרנישט צו טאָן מיט אנדערע מאַטעריאַל פּאַראַמעטערס פון גראַפענע און איז באשלאסן דורך קוואַנטום עלעקטראָדינאָמיקס [6]. די אַבזאָרבד ליכט וועט פירן צו די דור פון קעריערז (עלעקטראָנס און האָלעס). די דור און אַריבערפירן פון קעריערז אין גראַפענע זענען זייער אַנדערש פון יענע אין בעקאַבאָלעדיק סעמיקאַנדאַקטער. דעם מאכט גראַפענע זייער פּאַסיק פֿאַר אַלטראַקט פאָוטאָאַלעקטריק ינדאַקשאַן עקוויפּמענט. עס איז עסטימאַטעד אַז אַזאַ פאָוטאָאַלעקטריק ינדאַקשאַן ויסריכט קען אַרבעטן ביי די אָפטקייַט פון 500 גהז. אויב עס איז געניצט פֿאַר סיגנאַל טראַנסמיסיע, עס קענען טראַנסמיסט 500 ביליאָן זעראָס אָדער אָנעס פּער סעקונדע, און די טראַנסמיסיע פון ​​די אינהאַלט פון צוויי בלו Ray דיסקס אין איין סעקונדע.

עקספּערץ פון יבם תונות J. וואַצאָן פֿאָרש צענטער אין די פאַרייניקטע שטאַטן האָבן געוויינט גראַפענע צו פּראָדוצירן פאָוטאָעבלעקטריק ינדאַקשאַן דעוויסעס וואָס קענען אַרבעטן אויף 10 גהז אָפטקייַט [8]. פירסטלי, גראַפענע פלאַקעס זענען צוגעגרייט אויף אַ סיליציום סאַבסטרייט באדעקט מיט 300 נם דיק סיליקאַ דורך "טייפּ צעוואָרפן אופֿן", און דערנאָך פּאַללידיום גאָלד עלעקטראָדעס מיט אַ מעהאַלעך פון 1 מייקראַן און אַ ברייט פון 250 נם זענען געמאכט אויף עס. אין דעם וועג, אַ גראַפענע באזירט פאָטאָ עלעקטרעקטריק ינדאַקשאַן מיטל איז באקומען.

סכעמאַטיש דיאַגראַמע פון ​​גראַפענע פאָוטאָוילעקטריק ינדאַקשאַן עקוויפּמענט און סקאַנינג עלעקטראָן מיקראָסקאָפּ (סעם) פאָטאָס פון פאַקטיש סאַמפּאַלז. די שוואַרץ קורץ שורה אין די פיגור קאָראַספּאַנדז צו 5 מייקראַנז, און די ווייַטקייט צווישן מעטאַל שורות איז איין מייקראַן.

דורך יקספּעראַמאַנץ, די ריסערטשערז געפונען אַז די מעטאַל גראַוויע מעטאַל סטרוקטור פּאָורעקטריק ינדאַקשאַן מיטל קענען דערגרייכן די אַרבעט אין די ווייוולענגט), און קענען אַרבעטן מיט די ווייוולענגט קייט פון 300 נם די בעקאַבאָלעדיק פאָוטאַלעקטריק ינדאַקשאַן רער קענען נישט ריספּאַנד צו ינפרערעד ליכט מיט מער ווייוולענגט. די אַרבעט אָפטקייַט פון גראַפענע פאָוטאָוילעקטריק ינדאַקשאַן עקוויפּמענט איז נאָך גרויס פּלאַץ פֿאַר פֿאַרבעסערונג. זיין העכער פאָרשטעלונג מאכט עס אַ ברייט קייט פון אַפּלאַקיישאַן פּראַספּעקס, אַרייַנגערעכנט קאָמוניקאַציע, ווייַט קאָנטראָל און ינווייראַנמענאַל מאָניטאָרינג.

ווי אַ נייַע מאַטעריאַל מיט יינציק פּראָפּערטיעס, דער פאָרשונג אויף די אַפּלאַקיישאַן פון גראַפענע איז ימערדזשינג איינער נאָך דעם אנדערן. עס איז שווער פֿאַר אונדז צו ציילן זיי דאָ. אין דער צוקונפֿט, עס קען זיין פעלד ווירקונג טובז געמאכט פון גראַפענע, מאָלעקולאַר סוויטשאַז געמאכט פון גראַפענע און מאָלעקולאַר דעטעקטאָרס געמאכט פון גראַפענע אין די טעגלעך לעבן ... גראַפענע וואָס ביסלעכווייַז קומט אויס פון דער לאַבאָראַטאָריע וועט שייַנען אין די טעגלעך לעבן.

מיר קענען דערוואַרטן אַז אַ גרויס נומער פון עלעקטראָניש פּראָדוקטן ניצן גראַפענע וועט דערשייַנען אין דעם לעבן צוקונפֿט. Think about how interesting it would be if our smartphones and netbooks could be rolled up, clamped on our ears, stuffed in our pockets, or wrapped around our wrists when not in use!