روش تولید گرافن (1)

گرافن ماده ای تخت و تک لایه متشکل از اتم های کربن است که این اتم ها در یک شبکه دو بعدی و کند و مانند به هم متصل شده اند.

گرافن را ماده جادویی قرن 21 می نامند. این ماده که گفته می شود محکم ترین ماده ای است که تاکنون مورد مطالعه قرار گرفته، جایگزینی برای سیلیکون است و خواص عجیب آن مانند بیشترین میزان رسانایی الکتریکی در بین مواد شناخته شده، دنیای علم و رسانه ها) را تکان داده است .گرافن ماده ای منحصربه فرد با پایه کربنی و دانسیته  اتمی بالاست.

گرافن (Graphene) نام یکی از آلوتروپ های کربن است. متشکل از لانه زنبوری SP2 و همچنین گرافین ( Graphine) نام یکی از آلوتروپ های کربن است. متشکل از SP+SP2 هیبریدیزه شده، البته گرافین و گرافن را نباید با هم اشتباه گرفت. اما خواص آن ها آن قدر به هم مشابه هستند که به جای هم به کار می روند. در گرافیت (یکی دیگر از آلوتروپ های کربن)، هر کدام از اتم  های چهارظرفیتی کربن، با سه پیوند کووالانسی به سه اتم کربن دیگر متصل شده اند و یک شبکه گسترده را تشکیل داده اند. این لایه خود بر روی لایه ای کاملاً مشابه قرار گرفته  است و به این ترتیب، چهارمین الکترون ظرفیت نیز یک پیوند شیمیایی داده  است، اما این پیوند این الکترون چهارم، از نوع پیوند واندروالسی است که پیوندی ضعیف می باشد. به همین دلیل لایه های گرافیت به راحتی بر روی هم سر می خورند و می توانند در نوک مداد به کار بروند. گرافین ماده ای است که در آن تنها یکی از این لایه های گرافیت وجود دارد و به عبارتی چهارمین الکترون پیوندی کربن، به عنوان الکترون آزاد باقی مانده است.

گرافن خواص بسیار منحصر بفردی دارد که یکی از این خواص، مقاومت الکتریکی بسیار پایین است. لذا به عنوان رسانای الکتریکی خوب در دستگاه های الکترونیکی قابل استفاده است.

روش های تولید گرافن

(گرافن) و ( گرافن تغییریافته شیمیایى)، یا به  عبارت دیگر، (مشتقات شیمیایى گرافن) (CMG) ، گزینه هاى بسیار مناسبى براى كاربردهاى مختلفى همچون مواد ذخیره كننده  انرژى، مواد شبه  كاغذ، كامپوزیت هاى پلیمرى، ابزارهاى بلور مایع و نوسانگرهاى مكانیكى به شمار می روند.
تاکنون، روش هاى مختلفى براى تولید گرافن از گرافیت و مشتقاتش ابداع شده  است كه هر ی، مزایا و محدودیت هایی دارند. در ادامه، به برخی از این روش ها اشاره می شود:
رسوب  دهی شیمیایی بخار (CVD) و رشد هم بافته
مثالی از این روش، تجزیه  اتیلن روی سطحی از جنس نیکل است. پس از این تلاش های اولیه که از سال 1970 آغاز شدند، جوامع علمی فعال در زمینه ی علوم سطح، کارهای زیادی روی «گرافیت تک لایه» انجام دادند.
در «شکل 3»، نمایی از دستگاه CVD را می توان مشاهده نمود. اخیراً، دانشمندان بیان کرده اند که به روش ،CVD می توان به تولید انبوه لایه های نازک گرافن با کیفیت بسیار بالا، دست یافت.

شکل 3: طرح کلی از یک دستگاه CVD

لایه لایه کردن میکرومکانیکی گرافیت
این روش که به نام «نوار اسکاتلندی» یا «روش پوست کنی» نیز معروف است، ادامه  کارهای قبلی در زمینه ی لایه لایه  کردن میکرو مکانیکی گرافیت الگودهی  شده بود. این روش منجر به تولید مقدار اندکی گرافن می شود که می تواند در مطالعات بنیادی، مورد استفاده قرار گیرد.

ادامه دارد ...

روش تولید گرافن (2)

روش تولید گرافن (3)