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
راه پله ی سحرآمیز (3 پاسخ)
چگونه مي توان در زمان سفر كرد؟ (59 پاسخ)
تصویر های دانشیک (43 پاسخ)
ترمودینامیک زیمانسکی (4 پاسخ)
باز کردن پیچ با پیچ گوشتی (38 پاسخ)
طرح سرباز جنگ جهانی سوم! (9 پاسخ)
بار در مرکز کره ی هادی منزوی به شعاع a و بار Q (0 پاسخ)
کتاب برای حرفه ای شدن در حل انتگرال و هندسه ی مربوط به فيزيك (1 پاسخ)
برنامه wien2k (1 پاسخ)
تعیین توزیع پارتونی هسته (1 پاسخ)
نحوه چگونگی حركت موشک هدایت گرمایی در جریان گردابه ای (1 پاسخ)
غبار زدايي از سيگنال امواج گرانشي كيهاني (0 پاسخ)
پارسی را پاس بداریم (926 پاسخ)
نامریی شدن - ایده نظامی (12 پاسخ)
چرا E=MC² است؟ (2 پاسخ)
لطفا کالیبره کردن در فیزیک را به طور ساده توضيح دهيد (2 پاسخ)
خاصيت مویینگی آب (11 پاسخ)
آخر شوم شومآخر (18 پاسخ)
در سرعت های بالاتر از C، چه بلایی بر سر «زمان» می آید؟ (5 پاسخ)
آیا گامای معروف نسبیت خاص، میتونه کوچکتر از 1 بشه؟ (1 پاسخ)
پاره کردن بعد فضا (7 پاسخ)
راهنمایی برای تحلیل سوالات "حرکت شناسی"دبیرستان (4 پاسخ)
چرا پروتون سبکتر از کوارک است؟ (4 پاسخ)
امكان دارد جسمي تحت شتاب گرانش سرعتش بيش از سرعت نور شود؟ (22 پاسخ)
وزارت بهداشت: سالی ۸۵ هزار نفر در ایران سرطان می‌گیرند (1 پاسخ)
آیا رتبه علمی ایران در جهان کاهش یافته؟ (4 پاسخ)
برابر گرفتن نیروی جانب مرکز و نیروی اصطکاک در حرکت دایره ای (1 پاسخ)
پرسشی پیرامون Sky Dive (10 پاسخ)
شوخي و فكاهي در رياضيات و فيزيك (483 پاسخ)
آيا ميشود جرم منفي را توليد كرد؟ (0 پاسخ)
برای ایجاد یک ضد اینرسی چه باید کرد؟ (1 پاسخ)
نظر شما در مورد پاد ماده (12 پاسخ)
رده بندی دانشگاه های جهان (2 پاسخ)
چرا E=MC² است؟ (0 پاسخ)
انتگرال را توضیح دهید (10 پاسخ)
نامرئی کردن اشیا (16 پاسخ)
فهرست موثرترین دانشمندان جهان در سال 2014، حضور ده ایرانی (4 پاسخ)
به نظر شما برای ایجاد جاذبه مصنوعی چه باید کرد؟ (1 پاسخ)
چرا صاعقه زیگزاگه؟ (11 پاسخ)
نظریه ریمان (1 پاسخ)
جزوه يا كتاب براي رشته فيزيك اتمي (0 پاسخ)
علت افزایش حجم آب (2 پاسخ)
درخواست کمک در نرم افزار فرترن (7 پاسخ)
اظهارات خواندنی باز آلدرین: روی ماه خوابیدم و عبادت کردم (2 پاسخ)
فرق موسسات آموزشی کنکورها و موسسات علمی جهان (5 پاسخ)
معما های سخت (197 پاسخ)
فوتون و مسئله زمان (11 پاسخ)
آيا سرعت نوترینو بيشتر از سرعت نور است؟ (3 پاسخ)
بایاس کردن ترانزیستور (12 پاسخ)
صفر مثبته يا منفيه ؟ (18 پاسخ)
مساله در درس لیزر (2 پاسخ)
کاربرد سوئیچ زنی نوری و دو پایای نوری چيست؟ (1 پاسخ)
رابطه عمق نفوذ امواج با طول موج و فركانس امواج چيست؟ (2 پاسخ)
مولفه های افقی و عمودی نیروی الکتریکی برایند وارد بر بار (1 پاسخ)
بیست و یکمین کنفرانس هسته ای ایران (1 پاسخ)
آیا زمان ماهیت کوانتومی دارد؟ (13 پاسخ)
قانون بنفورد ؟ (18 پاسخ)
عناوین کنفرانــــــس (2 پاسخ)
بی نهایت نبودن جهان (8 پاسخ)
تبادل گراویتون بین جسم و زمین (1 پاسخ)
مقالات فیزیک
درهم‌تنیدگیِ کرمچاله، پارادوکس سیاهچاله را حل می‌کند!
احساس یا درک واقعیت؟
معرفی کتاب: مریخی‌ها خود ما هستیم
تصاویر روزتا از چگونگی فرود ِکاوشگر فیلای
شکارچی دنباله‌دار به خواب زمستانی رفت!
آیا علم می تواند به پرسش های فلسفی پاسخ دهد؟
جایزه‌ی نوبل و تماشای جهان درون سلولی
لکه سرخ مشتری بر اثر آفتاب سوختگی ایجاد شده است!
رصد شعله های خورشیدی در اوج فعالیت ۱۱ ساله
شبیه سازی “تابش هاوکینگ” در آزمایشگاه!
حقایق باورنکردنی در مورد کیهان
عبور دنباله‌داری از مریخ
سیاهچاله‌ی شبیه سازی شده مانند لیزر عمل می‌کند
روشی نوین برای شناسایی سیارات بیگانه!
شاید بوزون هیگز کشف نشده باشد!
اقیانوس های زمین از خورشید پیرترند!
پلۀ پتانسیل
کهکشانی به اندازۀ ۵۰ برابر راه شیری!
کنترل جریان الکتریکی با اسپین هسته
هابل شبحی از کهکشان های مُرده را مشاهده کرد!
فشرده‌سازی داده‌های کوانتومی برای نخستین بار
افق رویداد ِسیاهچاله؛ در خروجی ِ جهان ما
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
ادامه ...
اخبار فیزیک
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
کاوشگر فیلای با موفقیت بر سطح دنباله دار فرود آمد!
بردار پوئین تینگ
قدرتمندترین شیئ کائنات چیست؟
عضویت فیزیک‌پیشه ایرانی در کمیسیون فیزیک آماری اتحادیه بین‌المللی فیزیک
انقلابی بزرگ در رایانه‌های فوق‌سریع با همکاری دانشمند ایرانی
تردید دانشمندان در مورد واقعیت کشف بوزون هیگز
اعطای «جایزه پروفسور پارسایی» به هشت پژوهشگر جوان برگزیده
کشف تأثیر طول خواب در ابتلا به کولیت اولسراتیو با همکاری محقق ایرانی
ساخت نانوحامل داروی ضدسرطان پروتئین شیر توسط محققان ایرانی
آیا “انرژی تاریک” در حال بلعیدن “ماده تاریک” است؟
ادامه ...
مطالب پربیننده
اتساع زمانی اینشتین تایید شد! (19+)
تاریکی زمین به بهانه طوفان خورشیدی دروغ است! (18+)
امواج گرانشی و انرژی تاریک (13+)
آیا “انرژی تاریک” در حال بلعیدن “ماده تاریک” است؟ (11+)
قدرتمندترین شیئ کائنات چیست؟ (10+)
آیا علم می تواند به پرسش های فلسفی پاسخ دهد؟ (10+)
ادعای عجیب دانشمند اروپایی مأموریت مخفی «روزتا» برای برقراری تماس با موجودات بیگانه! (9+)
در نزدیک سیاهچاله چه خبر است؟ (8+)
کشف یکی از عمیق‌ترین نشانه‌های حیات (8+)
عضویت فیزیک‌پیشه ایرانی در کمیسیون فیزیک آماری اتحادیه بین‌المللی فیزیک (8+)
بردار پوئین تینگ (8+)
کاوشگر فیلای با موفقیت بر سطح دنباله دار فرود آمد! (8+)
حقایق باورنکردنی در مورد کیهان (8+)
وقوع زلزله‌های 9.5 ریشتری در ستارگان نوترونی! (7+)
هابل شبحی از کهکشان های مُرده را مشاهده کرد! (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.