Графен (graphene)
Свойства
В микро- и наноэлектронике графен проявляет себя конкурентом кремнию. Он уже использовался для изготовления полевых транзисторов с баллистическим транспортом носителей, химических сенсоров с высочайшей чувствительностью, одноэлектронных транзисторов и других электронных приборов, в которых миниатюризация элементов реально доведена до атомарных размеров.
Графен (graphene)
Свойства
К графену может быть присоединено множество различных веществ. Однако до настоящего времени были получены только две кристаллически упорядоченные химические модификации графена: графан (с одним атомом водорода, присоединенным к каждому атому углерода) и фторграфен. Обе производные являются изоляторами (с широкой запрещенной зоной) и устойчивы при комнатной температуре. Графан и фторграфен открывают возможности химических модификаций графена и создания новых двумерных атомных кристаллов с заданными свойствами.
графан |
фторграфен |
Углеродные нанотрубки (carbon nanotubes)
Структура
Нанотрубки были открыты случайно. В 1991 г. С.Иджима испарял графит в электрической дуге и получил на катоде осадок, состоящий из микроскопических нитей и волокон. Исследование осадка с помощью электронного микроскопа показало, что диаметр нитей составляет несколько нанометров, а длина достигает микрометра. Это и были первые нанотрубки. Они содержали разное количество графеновых слоев и были многостенными.
Углеродные нанотрубки (carbon nanotubes)
Структура
Углеродная нанотрубка естественная самоорганизован-
ная наноструктура в виде трубки, состоящей из атомов углерода с заполненными связями. Они существуют в виде
одностенных (single-wall carbon nanotubes) и многостен- ных (multiwall carbon nanotubes) нанотрубок. Структурно одностенная углеродная нанотрубка представляет собой трубку «свернутую природой» из листа графена.
Углеродные нанотрубки (carbon nanotubes)
Структура
Типичные трубки имеют диаметр несколько нанометров и длину от одного до нескольких микрометров, что позволяет считать их одномерными структурами.
Углеродные нанотрубки (carbon nanotubes)
Структура
Углеродные нанотрубки (carbon nanotubes)
Структура
Одностенные
нанотрубки характеризуются не только длиной и диаметром, но и еще одним свойством, называемым
хиральностью. Это свойство связано с тем, как выглядит развертка нанотрубки на графеновой плоскости.
Углеродные нанотрубки (carbon nanotubes)
Структура
Углеродные нанотрубки (carbon nanotubes)
Структура
Углеродные нанотрубки (carbon nanotubes)
Для количественной классификации одностенных трубок на гексагональной графеновой решетке вводят базисные
векторы a1 и a2. Затем
рассматривают
прямоугольную развертку нанотрубки AOBB' и представляют
вектор Ch, соединяющий
противоположные края прямоугольника, в виде линейной комбинации:
Ch = na1 + ma2, где n и m
целые числа.
Структура
Векторы ОВ и АВ' всегда перпендикулярны вектору ОА или Ch