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
تعیین عمر آب های زیر زمینی (0 پاسخ)
مواردی که سرعت بالاتر از سرعت نور دارند؟ (2 پاسخ)
آیا زمان بردار است؟ (چون جهت دارد: از گذشته رو به آینده) (14 پاسخ)
آيا تغيرات زماني مانند تغيرات مكاني ميتواند بُردار باشد؟ (4 پاسخ)
تمام نیروهای وارد بر شخصی در دو قدم اول حرکتش (2 پاسخ)
اتو مبيلي با سرعت ثابت حركت مي كند (10 پاسخ)
شوخي و فكاهي در رياضيات و فيزيك (473 پاسخ)
شوخي با شيمي (20 پاسخ)
اگر تندای نور بیشتر بود.... (7 پاسخ)
لیزر پوینتری که به تخته کلاس بچسبه (1 پاسخ)
معادله شرودینگر (0 پاسخ)
تصویر های دانشیک (14 پاسخ)
اطلاعات در مورد رشته مهندسی هسته ای و آينده شغلي اين رشته (5 پاسخ)
برنامه متلب مغناطش (0 پاسخ)
اصل 5 اقلیدس (3 پاسخ)
آيا بوزون ها هم پاد ذره دارند؟ (3 پاسخ)
انرژی کشسانی اولیه (0 پاسخ)
فرکانس ارتعاش شبکه لانه زنبوری "شش گوشه" و مولکول آب (0 پاسخ)
زمان لحظه ای ثابت (5 پاسخ)
ذره خدا همان ماده تاریک است؟ (13 پاسخ)
گزارش کار آزمایشگاه فیزیک پایه 3 (1 پاسخ)
با یک نظریه و کشف علمی چکار باید کرد؟ (6 پاسخ)
دو مقاله مرتبط با سیستم ها و ابزار دقیق (6 پاسخ)
سلول سرطان‌کُش در آزمایشگاه تولید شد (0 پاسخ)
شلیک گلوله (9 پاسخ)
دنیا های موازی و انواع آن (4 پاسخ)
باردار كردن جسم بدون نياز به مالش (10 پاسخ)
مشتق گرفتن از معادله سرعت نسبت به مكان (7 پاسخ)
فراخوان جایزه علیمحمدی ویژه رساله‌های برتر فیزیک منتشر شد (0 پاسخ)
دیفرانسیل دو اتمی (0 پاسخ)
بازدید ظریف و تیم مذاکره کننده هسته‌ای از تأسیسات هسته‌ای (1 پاسخ)
مساله در درس لیزر (0 پاسخ)
نظریات شما درباره دنیا های موازی (5 پاسخ)
جزوه حالت جامد پیشرفته 2 (5 پاسخ)
سوال از جامد اشکرافت (4 پاسخ)
پارسی را پاس بداریم (919 پاسخ)
چرا نباید صفحات خازن رو بیش از حد به هم نزدیک کنیم؟ (12 پاسخ)
ادامه تحصیل در رشته فیزیک (10 پاسخ)
دسـترسـی به تـمـامی مـنـابـع عـلمـی دنـیـا در یک ثانیه! (1 پاسخ)
فرود فضانورد (1 پاسخ)
ماهیت انرژی چیست؟ (1 پاسخ)
سوال در مورد قدرت موتور (0 پاسخ)
برق مجانی! (2 پاسخ)
بهترین سایت هایی که تا حالا رفتید اینجا قرار بدید (53 پاسخ)
تیزاب پرانی (13 پاسخ)
تابع ناپیوسته با دامنه و برد R که در شرط زیر صدق کنه (0 پاسخ)
کنترل جریان الکتریکی با اسپین هسته (0 پاسخ)
سد پتانسیل تابع زمان (5 پاسخ)
مقالاتي از گوشه و كنار فيزيك... (72 پاسخ)
آيا میشود با استفاده از فیبر نوری یک پروژکتور ساخت؟ (2 پاسخ)
مغناطیس درمانی (0 پاسخ)
تابع کار چیست؟ (5 پاسخ)
چاه پتانسیل متناهی (1 پاسخ)
مقالاتي از گوشه و كنار رياضيات (69 پاسخ)
شارش گاز پیوسته از یک روزنه (0 پاسخ)
منظور از سطح مقطع پراکندگی (3 پاسخ)
نابودی جهان در سال 2022: واقعیت یا دروغی دیگر (1 پاسخ)
تایید اتساع زمانی انیشتین (0 پاسخ)
دو سوال پایه ای در بحث الکترومغناطیس (16 پاسخ)
روش محاسبه دترمینان اسلیتر (1 پاسخ)
مقالات فیزیک
تاریکی زمین به بهانه طوفان خورشیدی دروغ است!
امواج گرانشی و انرژی تاریک
ابر سیاهچاله ها، مانع از شکل گیری ستارگان جدید می شوند!
اتساع زمانی اینشتین تایید شد!
آیا “کوانتوم” و “ادراک فرا حسی” با هم ارتباط دارند؟
دورترین و کوچکترین کهکشان جهان مشاهده شد!
«گربۀ شرودینگر» با یک آزمایش عجیب مشاهده شد!
حقایق شگفت انگیز در مورد زمان
سطح نورد بعدی ناسا از جو مریخ، اکسیژن بیرون میکشد!
کشف ِ یک تپ اختر درخشان!
گلوله چقدر در آب نفوذ می کند؟
روش جدید برای کشف آب در مریخ
فیزیکدان‌ها،جوان‌ترین برندگان نوبل
بوزون هیگز موسیقی شد
آیا امکان وجود تمدن های هوشمندی که بتوانند به زمین سفر بکنند وجود دارد؟
الگوی خواب انسان در اقیانوس فرگشت یافته!
محاسبات ریاضی می گوید: سیاهچاله وجود ندارد!
بررسی ماهیت ِ ماده ، فضا و زمان
معرفی کتاب: نظریه علمی چیست؟
شبه علم، از نوع ارابه خدایان فون دنیکن
کشف ابر سیاهچاله ای در یک کهکشان کوچک!
گرانش در نهایت جهانی با چند کهکشان بزرگ ایجاد خواهد کرد!
لایۀ اُزون زمین در حال ترمیم است!
نظریه ریسمان های دکتر “کامران وفا”
ملاقات ِ نزدیک ِ فضاپیمای روزتا با دنباله دار چوریومف!
هاوکینگ: «ذره خدا» پتانسیل ِنابودی جهان را دارد!
تئوری جدید ِ چگونگی ادغام فضا و زمان!
کمبود آب در “زمین” جدی است!
آنتروپی از دیدگاه ترمودینامیک آماری
آیا حبابی از گازهای داغ منظومه‌ی ما را احاطه کرده است؟
ادامه ...
اخبار فیزیک
در نزدیک سیاهچاله چه خبر است؟
وقوع زلزله‌های 9.5 ریشتری در ستارگان نوترونی!
تولید پرتو کششی برگشت‌پذیر با همکاری دانشمند ایرانی
بحران انرژی جهان حل می‌شود
دانشمندان در یک مدل محاسباتی پاسخ دادند تومورهای غیرفعال چگونه بدخیم می‌شوند؟
میدان مغناطیسی زمین کی وارونه می‌شود؟
کشف ذره زیراتمی تشکیل‌دهنده ماده تاریک
گلوله یخی اعماق فضا امروز به مریخ نزدیک می‌شود!
کشف ذره و ضدذره در یک ماده به رهبری دانشمند ایرانی
برندگان نوبل فیزیک 2014 معرفی شدند
جایزه محقق جوان 2014 سنگاپور به دانشمند ایرانی رسید
کشف ابرهایی عظیم و سمی در تیتان!
چین بدنبال ساخت سیستم جامع رصدگر زمین
اعلام برنده جایزه نوبل پزشکی تا ساعاتی دیگر
دختر ایرانی چگونه شاهزاده امنیتی گوگل شد؟ دانشجویی که تا قبل از ورود به دانشگاه رایانه را لمس هم نکرده بود
ادامه ...
مطالب پربیننده
دختر ایرانی چگونه شاهزاده امنیتی گوگل شد؟ دانشجویی که تا قبل از ورود به دانشگاه رایانه را لمس هم نکرده بود (22+)
گلوله چقدر در آب نفوذ می کند؟ (19+)
کشف ذره و ضدذره در یک ماده به رهبری دانشمند ایرانی (17+)
برندگان نوبل فیزیک 2014 معرفی شدند (16+)
میدان مغناطیسی زمین کی وارونه می‌شود؟ (15+)
آیا “کوانتوم” و “ادراک فرا حسی” با هم ارتباط دارند؟ (15+)
آیا امکان وجود تمدن های هوشمندی که بتوانند به زمین سفر بکنند وجود دارد؟ (11+)
جایزه محقق جوان 2014 سنگاپور به دانشمند ایرانی رسید (11+)
الگوی خواب انسان در اقیانوس فرگشت یافته! (10+)
بوزون هیگز موسیقی شد (9+)
حقایق شگفت انگیز در مورد زمان (9+)
اتساع زمانی اینشتین تایید شد! (9+)
بحران انرژی جهان حل می‌شود (8+)
تاریکی زمین به بهانه طوفان خورشیدی دروغ است! (8+)
روش جدید برای کشف آب در مریخ (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.