2010 मा, Geim र Novoselov ले graphene मा आफ्नो काम को लागी भौतिकी मा नोबेल पुरस्कार जिते।यो पुरस्कारले धेरै मानिसहरूमा गहिरो छाप छोडेको छ।आखिर, हरेक नोबेल पुरस्कार प्रयोगात्मक उपकरण चिपकने टेप जस्तै सामान्य छैन, र हरेक अनुसन्धान वस्तु "दुई-आयामी क्रिस्टल" graphene जत्तिकै जादुई र बुझ्न सजिलो छैन।2004 मा काम 2010 मा सम्मानित गर्न सकिन्छ, जुन हालका वर्षहरूमा नोबेल पुरस्कारको रेकर्डमा दुर्लभ छ।
ग्राफिन एक प्रकारको पदार्थ हो जसमा दुई-आयामी हनीकोम्ब हेक्सागोनल जालीमा मिलाइएको कार्बन परमाणुहरूको एकल तह हुन्छ।हीरा, ग्रेफाइट, फुलेरिन, कार्बन नानोट्यूब र अमोर्फस कार्बन जस्तै, यो कार्बन तत्वहरू मिलेर बनेको पदार्थ (सरल पदार्थ) हो।तलको चित्रमा देखाइएझैं, फुलरेन्स र कार्बन नानोट्यूबहरू ग्राफिनको एकल तहबाट कुनै न कुनै रूपमा रोल अप भएको देख्न सकिन्छ, जुन ग्राफिनका धेरै तहहरूद्वारा स्ट्याक गरिएको छ।विभिन्न कार्बन साधारण पदार्थहरू (ग्रेफाइट, कार्बन नानोट्यूब र ग्रेफिन) को गुणहरू वर्णन गर्न ग्राफिनको प्रयोगको सैद्धान्तिक अनुसन्धान लगभग 60 वर्षसम्म चलेको छ, तर यो सामान्यतया विश्वास गरिन्छ कि त्यस्ता दुई-आयामी सामग्रीहरू स्थिर रूपमा एक्लै अवस्थित हुन गाह्रो छ। केवल त्रि-आयामी सब्सट्रेट सतह वा भित्री पदार्थ जस्तै ग्रेफाइटमा संलग्न।यो 2004 सम्म थिएन कि आन्द्रे गेइम र उनका विद्यार्थी कोन्स्टान्टिन नोवोसेलोभले प्रयोगहरू मार्फत ग्रेफाइटबाट ग्रेफाइनको एक तह निकाले जुन ग्राफिनको अनुसन्धानले नयाँ विकास हासिल गर्यो।
फुलरीन (बायाँ) र कार्बन नानोट्यूब (मध्य) दुवैलाई ग्रेफिनको एउटै तहले कुनै न कुनै तरिकाले घुमाएको मान्न सकिन्छ, जबकि ग्रेफाइट (दायाँ) भ्यान डेर वाल्स फोर्सको जडान मार्फत ग्राफिनका धेरै तहहरूद्वारा स्ट्याक गरिएको छ।
आजकल, ग्राफिन धेरै तरिकामा प्राप्त गर्न सकिन्छ, र विभिन्न विधिहरु को आफ्नै फाइदा र बेफाइदा छ।Geim र Novoselov ले सरल तरिकामा graphene प्राप्त गरे।सुपरमार्केटहरूमा उपलब्ध पारदर्शी टेप प्रयोग गरेर, तिनीहरूले उच्च-अर्डर पाइरोलाइटिक ग्रेफाइटको टुक्राबाट ग्रेफाइन, कार्बन परमाणुहरूको मात्र एक तह मोटो भएको ग्रेफाइट पाना निकाले।यो सुविधाजनक छ, तर नियन्त्रण योग्यता त्यति राम्रो छैन, र 100 माइक्रोन (मिलिमिटरको दशौं भाग) भन्दा कम आकारको ग्राफिन मात्र प्राप्त गर्न सकिन्छ, जुन प्रयोगका लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ, तर व्यावहारिक रूपमा प्रयोग गर्न गाह्रो छ। अनुप्रयोगहरू।रासायनिक वाष्प निक्षेपले धातुको सतहमा दशौं सेन्टिमिटरको आकारमा ग्राफिन नमूनाहरू बढ्न सक्छ।यद्यपि सुसंगत अभिमुखीकरणको क्षेत्र मात्र 100 माइक्रोन [3,4] हो, यो केहि अनुप्रयोगहरूको उत्पादन आवश्यकताहरूको लागि उपयुक्त छ।अर्को सामान्य विधि भनेको सिलिकन कार्बाइड (SIC) क्रिस्टललाई भ्याकुममा ११०० ℃ भन्दा बढीमा तताउनु हो, जसले गर्दा सतह नजिकका सिलिकन परमाणुहरू वाष्पीकरण हुन्छन्, र बाँकी कार्बन परमाणुहरू पुन: व्यवस्थित हुन्छन्, जसले राम्रो गुणहरूसँग ग्राफिन नमूनाहरू पनि प्राप्त गर्न सक्छ।
ग्राफिन अद्वितीय गुणहरू भएको नयाँ सामग्री हो: यसको विद्युतीय चालकता तामा जत्तिकै उत्कृष्ट छ, र यसको थर्मल चालकता कुनै पनि ज्ञात सामग्री भन्दा राम्रो छ।यो धेरै पारदर्शी छ।ऊर्ध्वाधर घटना देखिने प्रकाश को केवल एक सानो भाग (2.3%) ग्राफीन द्वारा अवशोषित हुनेछ, र प्रकाश को धेरै जसो पास हुनेछ।यो यति घना छ कि हिलियम परमाणुहरू (सबैभन्दा सानो ग्यास अणुहरू) पनि पास गर्न सक्दैनन्।यी जादुई गुणहरू प्रत्यक्ष रूपमा ग्रेफाइटबाट प्राप्त भएका छैनन्, तर क्वान्टम मेकानिक्सबाट।यसको अद्वितीय बिजुली र अप्टिकल गुणहरूले निर्धारण गर्दछ कि यसमा व्यापक अनुप्रयोग सम्भावनाहरू छन्।
यद्यपि ग्राफिन दस वर्ष भन्दा कमको लागि मात्र देखा परेको छ, यसले धेरै प्राविधिक अनुप्रयोगहरू देखाएको छ, जुन भौतिक विज्ञान र भौतिक विज्ञानको क्षेत्रमा धेरै दुर्लभ छ।सामान्य सामग्रीलाई प्रयोगशालाबाट वास्तविक जीवनमा सार्न दस वर्ष वा दशकभन्दा बढी समय लाग्छ।graphene को उपयोग के हो?दुईवटा उदाहरण हेरौं।
नरम पारदर्शी इलेक्ट्रोड
धेरै विद्युतीय उपकरणहरूमा, पारदर्शी प्रवाहकीय सामग्रीहरू इलेक्ट्रोडको रूपमा प्रयोग गर्न आवश्यक छ।इलेक्ट्रोनिक घडी, क्यालकुलेटर, टेलिभिजन, लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले, टच स्क्रिन, सोलार प्यानल र अन्य धेरै उपकरणहरूले पारदर्शी इलेक्ट्रोडको अस्तित्व छोड्न सक्दैनन्।परम्परागत पारदर्शी इलेक्ट्रोडले इन्डियम टिन अक्साइड (ITO) प्रयोग गर्दछ।उच्च मूल्य र इन्डियमको सीमित आपूर्तिको कारण, सामग्री भंगुर छ र लचिलोपनको कमी छ, र इलेक्ट्रोड भ्याकुमको बीचको तहमा जम्मा गर्न आवश्यक छ, र लागत अपेक्षाकृत उच्च छ।लामो समयदेखि वैज्ञानिकहरूले यसको विकल्प खोज्ने प्रयास गरिरहेका छन्।पारदर्शिता, राम्रो चालकता र सजिलो तयारी को आवश्यकताहरु को अतिरिक्त, यदि सामाग्री को लचिलोपन राम्रो छ भने, यो "इलेक्ट्रोनिक पेपर" वा अन्य फोल्डेबल डिस्प्ले उपकरण बनाउन को लागी उपयुक्त हुनेछ।तसर्थ, लचकता पनि एक धेरै महत्त्वपूर्ण पक्ष हो।Graphene यस्तो सामाग्री हो, जो पारदर्शी इलेक्ट्रोड लागि धेरै उपयुक्त छ।
सामसुङ र दक्षिण कोरियाको चेङजङगुआन विश्वविद्यालयका अनुसन्धानकर्ताहरूले रासायनिक वाष्प निक्षेपद्वारा ३० इन्चको विकर्ण लम्बाइ भएको ग्राफिन प्राप्त गरे र यसलाई १८८ माइक्रोन मोटो पोलिथिलीन टेरेफ्थालेट (पीईटी) फिल्ममा ग्रेफिन आधारित टच स्क्रिन उत्पादन गर्न हस्तान्तरण गरे [४]।तलको चित्रमा देखाइएझैं, तामाको पन्नीमा उब्जाएको ग्राफिनलाई पहिले थर्मल स्ट्रिपिङ टेप (नीलो पारदर्शी भाग)सँग बाँधिन्छ, त्यसपछि तामाको पन्नीलाई रासायनिक विधिद्वारा विघटन गरिन्छ, र अन्तमा ग्रेफिनलाई तताएर PET फिल्ममा स्थानान्तरण गरिन्छ। ।
नयाँ फोटोइलेक्ट्रिक इन्डक्शन उपकरण
ग्राफिनमा धेरै अद्वितीय अप्टिकल गुणहरू छन्।यद्यपि त्यहाँ परमाणुहरूको एक मात्र तह छ, यसले दृश्य प्रकाश देखि इन्फ्रारेड सम्म सम्पूर्ण तरंगदैर्ध्य दायरामा उत्सर्जित प्रकाशको 2.3% अवशोषित गर्न सक्छ।यो संख्या ग्राफिन को अन्य भौतिक मापदण्डहरु संग केहि गर्न को लागी छैन र क्वान्टम इलेक्ट्रोडायनामिक्स द्वारा निर्धारित छ [6]।अवशोषित प्रकाशले वाहकहरू (इलेक्ट्रोन र प्वालहरू) को उत्पादनमा नेतृत्व गर्नेछ।ग्रेफिनमा वाहकहरूको उत्पादन र यातायात परम्परागत अर्धचालकहरू भन्दा धेरै फरक छ।यसले ग्रेफिनलाई अल्ट्राफास्ट फोटोइलेक्ट्रिक इन्डक्शन उपकरणको लागि धेरै उपयुक्त बनाउँछ।यस्तो फोटोइलेक्ट्रिक इन्डक्शन उपकरणले 500GHz को फ्रिक्वेन्सीमा काम गर्न सक्ने अनुमान गरिएको छ।यदि यो सिग्नल प्रसारणको लागि प्रयोग गरिन्छ भने, यसले प्रति सेकेन्ड 500 बिलियन शून्य वा एकहरू प्रसारण गर्न सक्छ, र एक सेकेन्डमा दुईवटा ब्लु रे डिस्कको सामग्रीको प्रसारण पूरा गर्न सक्छ।
संयुक्त राज्य अमेरिकाको IBM Thomas J. वाटसन रिसर्च सेन्टरका विज्ञहरूले 10GHz फ्रिक्वेन्सीमा काम गर्न सक्ने फोटोइलेक्ट्रिक इन्डक्सन उपकरणहरू निर्माण गर्न ग्राफिन प्रयोग गरेका छन्।पहिले, 300 एनएम बाक्लो सिलिकाले ढाकिएको सिलिकन सब्सट्रेटमा ग्राफिन फ्लेक्सहरू "टेप च्यात्ने विधि" द्वारा तयार गरिन्थ्यो, र त्यसपछि प्यालेडियम सुन वा टाइटेनियम सुनको इलेक्ट्रोडहरू 1 माइक्रोनको अन्तराल र 250 एनएमको चौडाइमा बनाइयो।यसरी, ग्राफिन आधारित फोटोइलेक्ट्रिक इन्डक्शन उपकरण प्राप्त हुन्छ।
ग्राफिन फोटोइलेक्ट्रिक इन्डक्शन उपकरणको योजनाबद्ध रेखाचित्र र वास्तविक नमूनाहरूको स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप (SEM) फोटोहरू।चित्रमा रहेको कालो छोटो रेखा 5 माइक्रोनसँग मेल खान्छ, र धातु रेखाहरू बीचको दूरी एक माइक्रोन हो।
प्रयोगहरू मार्फत, अन्वेषकहरूले पत्ता लगाए कि यो धातु ग्राफिन धातु संरचना फोटोइलेक्ट्रिक इन्डक्शन उपकरणले अधिकतम 16GHz को कार्य आवृत्तिमा पुग्न सक्छ, र 300 एनएम (अल्ट्राभाइलेट नजिक) देखि 6 माइक्रोन (इन्फ्रारेड) तरंग लम्बाइ दायरामा उच्च गतिमा काम गर्न सक्छ। परम्परागत फोटोइलेक्ट्रिक इन्डक्शन ट्यूबले लामो तरंगदैर्ध्यको साथ इन्फ्रारेड प्रकाशलाई प्रतिक्रिया दिन सक्दैन।ग्राफिन फोटोइलेक्ट्रिक इन्डक्शन उपकरणको कार्य आवृत्तिमा अझै पनि सुधारको लागि ठूलो ठाउँ छ।यसको उत्कृष्ट कार्यसम्पादनले यसमा संचार, रिमोट कन्ट्रोल र वातावरणीय अनुगमन लगायतका अनुप्रयोग सम्भाव्यताहरूको विस्तृत दायरा बनाउँछ।
अद्वितीय गुणहरूको साथ नयाँ सामग्रीको रूपमा, ग्राफिनको प्रयोगमा अनुसन्धान एक पछि अर्को उभरिरहेको छ।हामीलाई यहाँ तिनीहरूको गणना गर्न गाह्रो छ।भविष्यमा दैनिक जीवनमा ग्राफिनबाट बनेको फिल्ड इफेक्ट ट्युब, ग्राफिनबाट बनेको मोलिक्युलर स्विच र ग्राफिनबाट बनेका मोलिक्युलर डिटेक्टरहरू हुन सक्छन्... प्रयोगशालाबाट बिस्तारै निस्कने ग्राफिन दैनिक जीवनमा चम्किनेछ।
हामी आशा गर्न सक्छौं कि निकट भविष्यमा ग्राफिन प्रयोग गरेर ठूलो संख्यामा इलेक्ट्रोनिक उत्पादनहरू देखा पर्नेछ।हाम्रा स्मार्टफोन र नेटबुकहरू प्रयोगमा नभएको बेलामा हाम्रा स्मार्टफोनहरू र नेटबुकहरू घुमाएर, कानमा टाँसिएर, खल्तीमा भरिएका वा नाडीको वरिपरि बेरिएर राख्न सकियो भने यो कत्तिको रोचक हुनेछ भनेर सोच्नुहोस्!
पोस्ट समय: मार्च-०९-२०२२