211service.com
Grafēns saņem Nobela prēmiju
The 2010. gada Nobela prēmija fizikā ir piešķirts diviem pētniekiem, kuri veica pirmos eksperimentus ar grafēnu, divdimensiju oglekļa atomu loksni. Balva piešķirta Mančestras Universitātes fiziķiem Andrē Geims un Konstantīns Novoselovs , atzīst darbu, kas sākās pirms mazāk nekā desmit gadiem, pie materiāla, kas kopš tā laika ir izmantots rekordlielu tranzistoru un elastīgu elektrodu izgatavošanai.
Balvas ieguvējs: Nobela prēmija fizikā šogad tika piešķirta Apvienotās Karalistes pētniekiem, kuri bija grafēna pētījuma pionieri. Šajā skenējošā elektronu mikroskopa attēlā redzama viena atoma bieza materiāla saburzīta grafēna loksne.
Grafēns ir daudzu augstāko klašu materiāls: tas ir labākais elektrības vadītājs istabas temperatūrā un spēcīgākais jebkad pārbaudītais materiāls. Tas ir arī lielisks siltuma vadītājs, kā arī caurspīdīgs un elastīgs. Pirms Geima un Novoselova darba pētnieki teorētiski izvirzīja materiāla esamību un paredzēja, ka to var izmantot, lai izgatavotu tranzistorus, kas ir vairāk nekā 100 reizes ātrāki nekā mūsdienu silīcija mikroshēmās. Taču līdz brīdim, kad Apvienotās Karalistes pētnieki izgatavoja un pārbaudīja grafēnu 2004. gadā, daudzi fiziķi uzminēja, ka viena atoma biezi materiāli būs nestabili.
2004. gadā Geims un Novoselovs laboratorijā izgatavoja grafēnu, izmantojot līmlenti, lai grafīta gabalu nolobītu arvien plānākās loksnēs, kā parādīts šajā videoklipā. Grafēna loksne ir viens oglekļa atomu slānis, kas iesaiņots šūnveida formā, kas atkārtojas sešstūra formā.
Grafēns ir dabā sastopams materiāls. Grafēna slāņi veido grafītu, kas atrodams zīmuļa svinā. Uzsekojot zīmuli uz papīra lapas, šie slāņi tiek sašķelti, atstājot plānus šo oglekļa loksņu slāņus. Sasmalcinot grafītu un nolobot to ar lenti arvien plānākās pārslās un galu galā tikai viena atoma biezos gabalos, Geims un Novoselovs spēja izgatavot piemērotus grafēna daudzumus, ko varēja izpētīt, un kliedēt šaubas par grafēna stabilitāti.
Multivide
Kostja Novoselovs demonstrē savu zemo tehnoloģiju tehniku grafēna ražošanai.
Savā sākotnējā darbā 2004. gadā viņi ne tikai pierādīja, ka ir izgatavojuši grafēnu, bet arī noskaidroja tā elektriskās īpašības, veidojot to un savienojot ar elektrodiem. Viņi nebija pirmie, kas redzējuši grafēnu, taču, protams, tieši Geims un Novoselovs patiešām atvēra durvis, lai varētu to izpētīt, saka. Džeimsa tūre , Rīsu universitātes ķīmijas profesors.
Kad viņi izstrādāja šo eksperimentālo sistēmu materiāla izpētei, Geims un Novoselovs, kā arī citi pētnieki, kas sekoja, atklāja dažas ievērojamas lietas. Pirmkārt, elektroni grafēnā uzvedas tā, it kā tiem nebūtu masas, virzoties uz priekšu ar ātrumu viens miljons metru sekundē. (Salīdzināt to ar gaismas ātrumu vakuumā, 300 miljoni metru sekundē.) Un, lai gan elektroni parasti atsitās pret šķēršļiem vadošā materiālā, elektroni, kas pārvietojas pa perfekto grafēna šūnveida režģi, plūst vienmērīgi.
Grafēna ideālā struktūra rada eksotiskus kvantu efektus, kurus pēta fiziķi. Tomēr materiāla elektriskās īpašības, caurspīdīgumu un izturību ir izmantojuši inženieri, kas strādā, lai izgatavotu visu, sākot no skārienekrāniem līdz saules baterijām un beidzot ar viegliem konstrukcijas materiāliem. IBM pētnieki izstrādā grafēna tranzistoru blokus, kas atstāj parasto silīciju putekļos, un Samsung grupa izstrādā drukātus grafēna elektrodus izmantošanai caurspīdīgos, elastīgos skārienekrānos.
Atzīstot materiāla solījumu, BĒRNI 2008. gadā atklāja darbu Georgia Tech pie grafēna tranzistoriem kā vienu no daudzsološākajām jaunajām tehnoloģijām; tajā pašā gadā mēs atzinām Novoselovu ar mūsu jaunā novatora balvu TR35.
Geima un Novoselova tehniku var izmantot, lai ražotu grafēnu salīdzinoši nelielos daudzumos, kas ir pietiekami, lai to pētītu laboratorijā un izgatavotu testa ierīces, taču ne tuvu pietiek ražošanai. Pēdējos gados pētnieki ir izstrādājuši metodes lielāka materiāla daudzuma izgatavošanai, un tagad viņi mācās, kā to izmantot ierīču izgatavošanai.
Tagad mums ir jāatrod veidi, kā droši sintezēt grafēnu lielā mērogā un padarīt šīs tehnoloģijas reproducējamas tādā veidā, kas ir ekonomiski saprātīgs, saka Phaedon Avouris, pētnieks, kurš izstrādā grafēna tranzistorus un fotodetektorus IBM Vatsona pētniecības centrā Jorktaunas Heitsā, Ņujorkā. .