Page Rank اعزام به دوره های فشرده آموزش زبان انگلیسی در کالج زبان لندن شعبه کوالالامپور
[خانه] [انجمن فیزیکدانان جوان ایران] [چت روم هوپا] [درباره ما] [سفارش آگهی] [تماس با ما] [ورود] [عضویت]
جستجو :

گرافن، جادوی قرن بیست‌ و یکم (1)

(1)گرافن، جادوی قرن بیست ‌و یک

گرافن را «ماده جادویی» قرن 21 می‌نامند. این ماده که گفته می‌شود محکم‌ترین ماده‌ای 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 رسانه‌ها) را تکان داده است .گرافن ماده ای منحصربه فرد با پایه‌ی کربنی و دانسیته‌ی اتمی بالاست. ترکیب غیر عادی خواص آن نظیر سختی و استحکام مکانیکی بسیار بالا، رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا و قابل تنظیم، خصوصیات عالی نوری وسطحی است وازطریق عامل دار کردن شیمیایی ،موردتوجه خاص محققان قرارگرفته است و این حقیقت که شیمیدانان به سختی میتوانند جایگزینی برای گرافن پیدا کنند، سبب شده که این ماده دارای کاربردهای فراوانی در نانوالکترونیک، پیلهای خورشیدی و ابزارهای ذخیره انرژی مثل باطری‌‌‌ ‌ها و ابرخازن‌ها باشد.

 معرفی گرافن( Graphene)

اما گرافن‌چیست؟ جدیدترین تعریفی که برای گرافن ارائه شده این است که: گرافن ماده‌ای تخت و تک‌لایه متشکل از اتم‌های کربن است که این اتم‌ها در یک شبکه دوبعدی و کند‌و مانند به هم متصل شده‌اند و این ساختاری است که همه مواد گرافنی در ابعاد دیگر نیز از آن تبعیت می‌کنند.این ماده دارای ضخامت یک اتم با ویژگی‌های منحصربه‌فرد است ،که به دلیل ضخامت کم این ماده را به عنوان باریک ترین ماده جهان نیز می شناسند. درواقع گرافن اصطلاحی هست که به نوارهای بسیار نازکی از تک لایه های گرافیت گفته می شود،اگر گرافیت را یک دفترچه از صفحات موازی در نظر بگیریم ،به هر ورق آن گرافن گفته می شود.

همان طور که می دانیم گرافیت یکی از آلوتروپ های (اشکال)کربن است. یکی از راه های تولید گرافن این است که اینقدر لایه های گرافیت را از هم دور کنیم تا به گرافن تبدیل شود. (ورقه ‌ورقه کردن گرافیت )

همان طور که گفتیم صفحات گرافن با کنار هم قرار گرفتن اتم‏های کربن تشکیل می‏شوند. در یک صفحه گرافن، هر اتم کربن با 3 اتم کربن دیگر پیوند داده است. این سه پیوند در یک صفحه قرار دارند و زوایای بین آن‏ها با یکدیگر مساوی و برابر با 120°است. در این حالت، اتم‏های کربن در وضعیتی قرار می‏گیرند که شبکه‏‌ای از شش ضلعی‏های منتظم را ایجاد می‏کنند. البته این ایده‏آل‏ترین حالت یک صفحه‏ی گرافن است. در برخی مواقع، شکل این صفحه به گونه‏ای تغییر می‏کند که در آن پنج‌ضلعی‏ها و هفت‌ضلعی‏هایی نیز ایجاد می‏شود.

(1)گرافن، جادوی قرن بیست ‌و یک

ساختار اتمی صفحه گرافن: در این تصویر اتم‏های کربن با نقاط سیاه و پیوندها با نقطه چین نمایش داده شده‏اند.

در یک صفحه گرافن، هر اتم کربن یک پیوند آزاد در خارج از صفحه دارد. این پیوند مکان مناسبی برای قرارگیری برخی گروه‏های عاملی و هم چنین اتم‏های هیدروژن است. پیوند بین اتم‏های کربن در اینجا کوالانسی بوده و بسیار محکم است. بنابراین گرافن استحکام بسیار زیادی دارد .گفتیم گرافیت نیز که یک ماده‏ی کربنی پر مصرف و شناخته شده است، از روی هم قرار لایه‏های گرافن و تشکیل یک ساختار منظم تشکیل می‏شود. اما همانطور که می‏دانیم، گرافیت بسیار نرم است.

به نظر شما دلیل این امر چیست؟

آنچه لایه‏ های  گرافن را روی یکدیگر نگه می‏دارد، پیوندهای واندروالس بین آن‏هاست. این پیوند بسیار ضعیف است‏. بنابراین لایه‏های گرافن به راحتی می‏توانند روی هم بلغزند و به همین دلیل گرافیت (نوک مداد سیاه) نرم است.

گرافن سخت‌ترین و نازک‌ترین ماده‌ای است که بشر تاکنون به‌آن دست یافته‌‌است. این ماده با وجود این‌که ساختار متراکمی دارد، به علت ضخامت بسیار اندکش که برابر با ضخامت یک اتم کربن است، نور را از خود عبور می‌دهد و از شفافیت 97,3 درصد برخوردار است

گرافن سخت‌ترین و نازک‌ترین ماده‌ای است که بشر تاکنون به‌آن دست یافته‌‌است. این ماده با وجود این‌که ساختار متراکمی دارد، به علت ضخامت بسیار اندکش که برابر با ضخامت یک اتم کربن است، نور را از خود عبور می‌دهد و از شفافیت 97,3 درصد برخوردار است؛ همچنین آسانی تهیه و رسانا بودن این ماده و قابلیت آن در عبور دادن گرما و جریان الکتریسیته آن‌را به گزینه‌ای جدید برای استفاده در پنل‌های نوری و کامپیوترها تبدیل کرده‌است.شاید به همین دلیل است که از این ماده در ساخت نمایشگرهای لمسی بسیار ظریف و مقاوم استفاده خواهد شد.هم اکنون گرافن درحال نفوذ به کاربرد های الکترونیکی می باشد وممکن است بزودی پایه واساس تجهیزات الکترونیکی را عوض کند.با استفاده از گرافن ،ساخت وسایل برقی کوچک،قابل انعطاف وکم هزینه ،ممکن خواهد بود.

(1)گرافن، جادوی قرن بیست ‌و یک

در همین راستا، سامسونگ و آی‌بی ام  از جمله شرکت‌هایی هستند که قصد دارند این ماده نوظهور را به صورت کاربردی مورد استفاده قرار دهند.

جیمز هون، استاد مهندسی مکانیک دانشگاه کلمبیا می‌گوید: "پژوهش‌های ما گرافن را به عنوان مستحکم‌ترین ماده شناخته شده تاکنون ثبت کرده است. گرافن 200 برابر قوی‌تر از فولاد است و برای این که یک مداد بتواند یک ورقه نازک گرافن را سوراخ کند، باید وزن یک فیل را به آن اعمال کرد".

کاربردهای متعدد گرافن حتی از خواصش نیز شگفت‌انگیزتر است. گرافن حتی یک ماده هم نیست، بلکه طیف بسیار گسترده‌ای از مواد است. از این حیث می‌توان آن را با پلاستیک مقایسه کرد. می‌توان آن را در هر جایی به‌کار برد، از مواد کامپوزیت مثل فیبر کربنی گرفته تا صنایع الکترونیک.

از آن‌جاکه خواص گرافن هنوز ناشناخته است، هر روز دانشمندان بیشتری به کار بر روی پروژه‌های آن علاقمند می‌شوند. اکنون حدود 200 شرکت به پژوهش بر روی گرافن مشغولند و فقط در سال 2010  تقریبا 3000 مقاله در مورد آن منتشر شده است.

فواید آن برای شرکت‌ها و مصرف‌کنندگان هم کاملا روشن است: ابزارهای سریع‌تر و ارزان‌تر که باریک‌تر و انعطاف‌پذیرترند. به این فکر کنید که گوشی هوشمند خود را لوله کنید و مانند مداد نجاران، پشت گوش بگذارید!

اگر گرافن را با کاربردهای امروزی پلاستیک مقایسه کنیم، باید به انتظار روزی باشیم که همه چیز، از پاکت میوه گرفته تا لباس‌ها، دیجیتال شوند. کارت‌های ارتباطی آینده، توان پردازشی به اندازه موبایل‌های هوشمند امروزی خواهند داشت. گرافن می‌تواند کاربردهای کاملا جدیدی در ابزارهای الکترونیکی شفاف، انعطاف‌پذیر و بسیار سریع‌تر از امروز پیدا کند. یک مثال از استفاده‌های دیگر آن می‌تواند افزودن پودر گرافن به تایرها برای قوی‌تر کردن آنها باشد.

 صفحه‏ی مختصات گرافنی

صفحه‏ی مختصات کارتزین یا دکارتی معروف را می‏شناسید. این صفحه، شبکه‏ای است که از مربع‏هایی با طول و عرض واحد تشکیل شده ‏است. در این صفحه دو بردار یکه‏ی i و  j هریک به طول یک واحد وجود دارد که توسط آن‏ها می‏توان از نقطه‏ی مبدا به هر نقطه‏ی دیگری مثل (nوm) رفت. این کار با تعریف یک بردار به شکل k=mi+njامکان پذیر می‏گردد.

(1)گرافن، جادوی قرن بیست ‌و یک

 صفحه‏ی مختصات دکارتی؛ بردارهای یکه‏ی iو j هم اندازه و بر یکدیگر عمود هستند

دستگاه مختصات کارتزین، یک دستگاه دو بعدی است که در آن دو بردار یکه‏ی یاد شده، هم اندازه بوده و بر یکدیگر عمود هستند. اما باید توجه داشت که تمام دستگاه‏های مختصات به این شکل نیستند. بلکه می‏توان دستگاه هایی را تعریف کرد که در آن اندازه‏ی بردارهای یکه نابرابر و زاویه‏ی بین آن دو مقدار دیگری باشد مانند صفحه‏ی مختصات گرافنی. صفحه‏ی مختصات گرافنی یک صفحه‏ی دو بعدی متشکل از شش‌ضلعی‏های منتظم می باشد. این صفحه یادآور شکل منظم کندوی زنبورهای عسل است.

در این صفحه‏یِ مختصاتِ دو بعدی، دو بردار یکه‏ی هم اندازه‏ی iو j را به طوری که در تصویر نشان داده شده است، تعریف می‏کنیم. زاویه‏ی بین این دو بردار برابر با 60° است. برای حرکت روی این صفحه می‏توانیم بردار C=mi+nj را تعریف نماییم. این بردار را بردار کایرال می‏نامیم. به عنوان نمونه ما چند بردار دلخواه را با شروع از یک نقطه، به عنوان مبدا، در تصویر 4 رسم کرده‌ایم.

(1)گرافن، جادوی قرن بیست ‌و یک
بردارهای یکه‏ی i و j در صفحه‏ی مختصات گرافنی
(1)گرافن، جادوی قرن بیست ‌و یک

 بردارهای کایرال c=4i+2j و c=i+3j در صفحه‏ی مختصات گرافنی

همچنین می‏توانیم زاویه‏ی بین بردار کایرال و محور متناظر با بردار یکه‏ی i را به عنوان زاویه کایرال که مشخصه‏ی راستای بردار کایرال است‏ در نظر بگیریم. این زاویه در تصویر 5 نشان داده شده است. همانطور که در آینده خواهیم دید، این زاویه یکی از مشخصه‏های نانولوله‏های کربنی می‏باشد.

(1)گرافن، جادوی قرن بیست ‌و یک

زاویه‏ی کایرال بین بردار c=4i+3j و محور مربوط به بردار یکه‏ی i‏

 

 

  ادامه دارد...

منبع: تبیان




www.HUPAA.com
محک
● مقالات فیزیک
● اخبار فیزیک
● مطالب پربیننده
● کوانتوم و فیزیک جدید
● الکترومغناطیس
● نظریات ایرانی
● نجوم و اخترفیزیک
● فلسفه و متافیزیک
● نانوتکنولوژی
● برق و الکترونیک
● هواشناسی و فیزیک جو
● فیزیک نور و اپتیک
● مکانیک و ترمودینامیک
● مطالب متفرقه
● معرفی کتاب
● دانشمندان
● فیزیک در ایران
● سایتهای فیزیک انگلیسی
● سایتهای فیزیک فارسی
● دانلود نرم افزار
● تصاویر دیدنی
● پزشکی و سلامت
امکانات
● خانه
● انجمن فیزیکدانان جوان ایران
● چت روم هوپا
● درباره ما
● سفارش آگهی
● تماس با ما
● عضویت در انجمن
● ورود
● RSS
آگهی های متنی
● ادامه تحصیل در مالزی
● دانشگاه های مالزی
● سعيد سيوف جهرمي
● هر آنچه می خواهید
● مجله پزشکی
● توصیه های پزشکی
● پس از باران
● انجمن علمی فیزیک پیام نور
● دانلود کامل
● سایت گردشگری آنوبانی نی
● جاویدان
● سنگ شکن
● آگهی رایگان
● ایتکا
● پزشکی
● مجله علمی
● پی سی گیمرز
● موسسه پروفسور حسابی
● میهن کمپ
● پی سی وبلاگ
● کتاب هفته
● دهکده فضایی
● ایران حافظ
● Airgo Design
● دکتر علی افضل صمدی
عضویت در خبرنامه
ایمیل :
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
پزشکی و سلامت
آخرین گفتگوها در انجمن
پارسی را پاس بداریم (930 پاسخ)
تاثیر حرکت زمین روی گرانش زمین (16 پاسخ)
پيدا كردن قطر لنز دوربين (9 پاسخ)
بنظر شما وزن ساعت شنی در هنگام سقوط ذرات شن تغییر می کند؟ (55 پاسخ)
سوالات دشوار فیزیک را در اينجا قرار دهید (20 پاسخ)
خوردن نوشیدنی با نی در فضا (10 پاسخ)
حرکت جسم معلق در هوا (48 پاسخ)
مشکلات آزمایشگاه لیزر (1 پاسخ)
دیدنیهای دانشیک (66 پاسخ)
اطلاعاتی در مورد نظریه های فیزیکی دکتر حسابی (12 پاسخ)
آیا لایه بندی جو زمین متاثر از جاذبه است؟ (6 پاسخ)
فرصتی برای ایده پروری (109 پاسخ)
بیا تو سوال بپرس (117 پاسخ)
منشاء گرانش (33 پاسخ)
فرق گوی و آب در یک آزمایش (8 پاسخ)
کشف حالات سقوط اشیا در حرکت دایره ای (8 پاسخ)
شلیک گلوله (12 پاسخ)
گلوله و سطح شیبدار (0 پاسخ)
وضعیت سقوط در سطح شیب دار (16 پاسخ)
کمک برای اثبات نظریه ریسمان (0 پاسخ)
چرا واندوگراف شمع را فوت می کند؟ (3 پاسخ)
تحصیل در رشته های نجوم (11 پاسخ)
امگا کمیتی نرده ای یا برداری؟ (0 پاسخ)
موفقيت شبيه سازي سفر در زمان براي فوتون ها (6 پاسخ)
تمام سیستمها درحالت خلا می باشند و نیروی مقاومتی وجود نداد (3 پاسخ)
حرکت یک اتومبیل به دور یک پیج (3 پاسخ)
به نظر شما برای ایجاد جاذبه مصنوعی چه باید کرد؟ (4 پاسخ)
اینجا وبلاگ های خودتان را بنویسید و به بقیه معرفی کنید (85 پاسخ)
چرا آینه ها فقط چپ و راست رو برعکس میکنند ؟ (5 پاسخ)
شوخي و فكاهي در رياضيات و فيزيك (489 پاسخ)
بهترین سایت هایی که تا حالا رفتید اینجا قرار بدید (61 پاسخ)
مفهوم خلا مطلق (0 پاسخ)
10 عکس برتر ناسا از زمین (12 پاسخ)
آموزش MCNP (4 پاسخ)
اگر به یک جسم رسانا بی نهایت بار الکتریکی بدهیم (15 پاسخ)
حوزه مغناطیسی آهن (2 پاسخ)
لامپ های کم مصرف (4 پاسخ)
آیا تبدیل انرژی به جرم امکان پذیر است؟! (6 پاسخ)
نوسان ذرات نور (فوتون) و جرم (7 پاسخ)
دانلود کتاب 1000 مسئله حل شده در فیزیک جدید (0 پاسخ)
جهان های موازی (0 پاسخ)
تفاوت وزن یک جسم گرم و یک جسم سرد (5 پاسخ)
آیا در خلا هم نیروی گریز از مرکز وجود دارد؟ (4 پاسخ)
بعد پنجم (51 پاسخ)
کفش دوزک های نارنجی و توان پیش بینی بلند مدت (0 پاسخ)
کتاب مناسب برای کنکور (4 پاسخ)
محاسبه انتگرال (6 پاسخ)
تصویر برداری از حرکت نور برای اولین بار در تاریخ (0 پاسخ)
ساختار فضا یا به طور کلی تاریکی مطلق از چیست؟ (2 پاسخ)
کرم چاله چیست ؟ (1 پاسخ)
نظریه ای در گسترش و پیدایش جهان (3 پاسخ)
تصویر های دانشیک (59 پاسخ)
تفاوت وزن یک آونگ در حال حرکت و آونگ ایستاده (0 پاسخ)
ماده ای که شکست نور ندارد (26 پاسخ)
ادامه تحصیل در گرایش های کیهان شناسی و نجوم (2 پاسخ)
بوزون هيگز چيست؟ (16 پاسخ)
تابع ناپیوسته با دامنه و برد R که در شرط زیر صدق کنه (3 پاسخ)
امكان دارد جسمي تحت شتاب گرانش سرعتش بيش از سرعت نور شود؟ (23 پاسخ)
یک جسم از ارتفاع 70 متر از زمین متوقف است (7 پاسخ)
cph چیست ؟ (6 پاسخ)
مقالات فیزیک
شاید دنیای ما رنگین‌کمانی باشد، جایی که زمان آغازی ندارد!
ادغام دو ستارۀ عظیم الجثه
انبساط ِ کیهان در لحظۀ تولد چگونه بود؟
بی‌نظمی + بی‌نظمی = بی‌نظمی بیشتر؟
انفجار لیزری، نقطه‌های کوانتومی می‌سازد
دانشمندان آزمایش ذهنی دو شکاف اینشتین را ایجاد کردند!
سحابی تاریک بارنارد ۶۸
معرفی مقیاس بورتل برای سنجش تاریکی آسمان
جنس آب دنباله دار روزتا با جنس آب زمین، تفاوت دارد!
چرا پیکان زمان همیشه به جلو می رود؟
موفقیت محققان کشور در بهبود توان و انرژی ابرخازن‌ها با کمک فناوری نانو
استفاده از نانوذرات طلا برای تشخیص مطابقت ژنتیکی
نزدیک شدن عایق توپولوژیکی سه بعدی به حد ایده آل
کشف ِ اسرار میدان مغناطیسی ماه
با همکاری محقق ابرانی ارائه شد یافته‌های دانشمندان درباره پیش‌بینی خطرات آینده سکته خفیف با تصاویر مغزی
اسرار درونی ستاره‌های نوترونی
تفاوت ِ سیارک ها و دنباله دارها چیست؟
معرفی کتاب: فیزیک و فلسفه
آغاز به کار مجدد ِ برخورد‌ دهندۀ بزرگ هادرون در اوایل سال ۲۰۱۵
نحوه تشکیل سیارات در عمل
بیت‌های کوانتومی بی‌نقص بر مبنای یون‌های به دام افتاده
کاهش حملات صرع در موش‌ها با پیوند عصب‌های جدا شده از سلول‌های بنیادی
خرافات، از شبه ربط تا علیت
کشف سپر محافظتی نامرئی در اطراف زمین!
کشف نقش مهم میکروب‌های روده در محافظت از مغز با همکاری محقق ایرانی
آیا گرانش، جهان را بعد از بیگ بنگ نجات داد؟
چرخاندن چگالیده با استفاده از نور
پاک کردن حافظه با نور
خاطرات هاوکینگ از سفر به ایران
کشف ارتباط هزاران نمونه جهانی ابتلا به سرطان با چاقی در یافته‌های دانشمند ایرانی
ادامه ...
اخبار فیزیک
کشف گروه جدیدی از سلول‌های بنیادی
مشاهده شکل‌گیری ستارگان فوق‌عظیم برای نخستین بار
توصیف گذشته و آینده جهان در نظریه جدید «جهان آینه با زمان معکوس»
چسباندن اجسام شکسته با نور فرابنفش
کاشف ساختار “DNA” جایزۀ نوبل خود را ۴٫۷ میلیون دلار فروخت!
کشف دلیل دشواری درمان عفونت‌های مفصلی به رهبری محقق ایرانی
فیزیک‌پیشه ایرانی، برنده بورس تحقیقاتی «فون هومبولت» آلمان شد
اندازه‌گیری دقیق فاصله کهکشان‌های دوردست از زمین با خط کش کیهانی
دستاورد دانشمندان ایرانی در کشف نحوه تکامل کهکشان‌ها در شبکه کیهانی
امیدی تازه برای درمان دیستروفی عضلانی
شکار ماده تاریک با ماهواره‌های جی‌پی‌اس
ادعای عجیب دانشمند اروپایی مأموریت مخفی «روزتا» برای برقراری تماس با موجودات بیگانه!
سنتز نانوذره‌ای جدید برای تشخیص انواع سرطان‌ در کشور
تلاش محققان ایرانی برای درمان دیابت با پیوند سلول‌های پانکراس
کشف قدیمی‌ترین ردپای مهره‌داران عصر دایناسورها در ایران
ادامه ...
مطالب پربیننده
ادعای عجیب دانشمند اروپایی مأموریت مخفی «روزتا» برای برقراری تماس با موجودات بیگانه! (16+)
خاطرات هاوکینگ از سفر به ایران (14+)
چرا پیکان زمان همیشه به جلو می رود؟ (11+)
شکار ماده تاریک با ماهواره‌های جی‌پی‌اس (10+)
احساس یا درک واقعیت؟ (9+)
فیزیک‌پیشه ایرانی، برنده بورس تحقیقاتی «فون هومبولت» آلمان شد (9+)
کشف سپر محافظتی نامرئی در اطراف زمین! (9+)
سیاهچاله ای که از کهکشانش به بیرون پرتاب شد! (8+)
دستاورد دانشمندان ایرانی در کشف نحوه تکامل کهکشان‌ها در شبکه کیهانی (8+)
دانشمندان آزمایش ذهنی دو شکاف اینشتین را ایجاد کردند! (8+)
معرفی کتاب: مریخی‌ها خود ما هستیم (7+)
درهم‌تنیدگیِ کرمچاله، پارادوکس سیاهچاله را حل می‌کند! (7+)
معرفی کتاب: نجوم به زبان ساده (7+)
خرافات، از شبه ربط تا علیت (7+)
کاشف ساختار “DNA” جایزۀ نوبل خود را ۴٫۷ میلیون دلار فروخت! (7+)
ادامه ...
[خانه] [انجمن فیزیکدانان جوان ایران] [چت روم هوپا] [درباره ما] [سفارش آگهی] [تماس با ما] [ورود] [عضویت]
جستجو :
Copyright 2003 - 2014 © Hupaa.com , All rights reserved.