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
مستند کرمچاله ها - EX94-06-10
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
بیگ بنگ
آخرین گفتگوها در انجمن
اظهارات خواندنی باز آلدرین: روی ماه خوابیدم و عبادت کردم (4 پاسخ)
پروژه اسرار آمیز فیلادلفیا و تونل زمانی که همچنان فعال است (5 پاسخ)
دانلود مستند معادلات زیبا (0 پاسخ)
فردي با يك سنگ درون قايقي در يك استخر نشسته است (8 پاسخ)
اگر شما هسته اتم را به اندازه يك توپ فوتبال در نظر بگيريد (0 پاسخ)
برنامه wien2k (2 پاسخ)
دو سوال راجع به جیوه و کالری (11 پاسخ)
درخواست راهنمایی برای ادامه تحصیل، فوق لیسانس فیزیک (5 پاسخ)
همگام با هم تا کنکور ارشد بهمن ۹۳ (50 پاسخ)
ماشين محرك دائم (115 پاسخ)
کمک درباره ی مسئله ی سیملوله (0 پاسخ)
اصول کوانتومی (12 پاسخ)
نقاط كوانتومي (16 پاسخ)
عدد 42 (2 پاسخ)
بیست و هشتمین جشنواره بین‌المللی خوارزمی آغاز شد (0 پاسخ)
سوال ریاضی براي باهوش‌ها با استفاده از حد (4 پاسخ)
جهان قبل از بیگ بنگ چگونه بوده؟ (2 پاسخ)
انتقال به سرخ و پایستگی انرژی (3 پاسخ)
خطا ی دید (1 پاسخ)
بنظر شما وزن ساعت شنی در هنگام سقوط ذرات شن تغییر می کند؟ (67 پاسخ)
چرا درجه ی کلوین از 273,15 شروع می شود؟ (12 پاسخ)
اثبات چند فرمول (13 پاسخ)
چرا در سه بُعد وقتی که تانسور ریچی صفره امواج گرانشی نداریم؟ (2 پاسخ)
اطلاعاتی بیسیک از اثراسپین - مدار (0 پاسخ)
چرا زمان برای کودک و پیر متفاوت است؟ (3 پاسخ)
آیا ریزش تابع موج بواسطه ناظر حقیقت دارد؟ (2 پاسخ)
دیدنیهای دانشیک (71 پاسخ)
پدیده امپمبا (6 پاسخ)
کنفرانس فیزیک ایران ۱۳۹۴ (2 پاسخ)
چرا زمان را نمیتوان به عقب برد؟ (1 پاسخ)
آیا در لحطه بیگ بنگ بدون ماده و انرزی انفجار رخ داد؟ (1 پاسخ)
آیا در سرعت های مافوق صوت انسانها کمتر پیر میشوند؟ (1 پاسخ)
اگر گذشت زمان نسبی است چرا انسانها متفقن بسوی پیری میروند؟ (0 پاسخ)
با یک نظریه و کشف علمی چکار باید کرد؟ (7 پاسخ)
محاسبه انتگرال نامعین برای کامپیوتر (0 پاسخ)
ایا سفر به ماه دروغ است؟ (3 پاسخ)
گشایش بیست و یکمین همایش هسته‌ای ایران در اصفهان (0 پاسخ)
کتاب های فوردمیز (0 پاسخ)
یافتن میدان الکتریکی خط بار بی نهایت در یک نقطه به روش گاوس (0 پاسخ)
آیا همیشه اجسام درجهت عمود بر سطح تراز سقوط میکنند؟ (10 پاسخ)
رد کردن نظریه نسبیت انیشتین توسط یک ایرانی (119 پاسخ)
اثبات این رابطه: (R = √(a2 + b2 + 2abcos (18 پاسخ)
کشف حالات سقوط اشیا در حرکت دایره ای (22 پاسخ)
پتانسیل ، سطح رسانا و سطح گوسی (17 پاسخ)
درخواست اطلاعات ماهواره goes (0 پاسخ)
تحصیل در رشته فیزیک از صفر در سن 34 سالگی (17 پاسخ)
آیا اعداد اول فرمول دارند؟ (27 پاسخ)
لطفا یه کتاب در زمینه فیزیک بهم معرفی کنید که ترجمه کنم (6 پاسخ)
لگاریتم بر مبنای e (0 پاسخ)
انتگرال: رادیکال ایکس تقسم بر یک به اضافه ی ایکس به توان دو (0 پاسخ)
فیزیک دان ها چطور فهمیدن جرم سیاهچاله ها خیلی زیاده؟ (2 پاسخ)
الکترون در حالت تعادل (2 پاسخ)
محاسبه برایند میدان (4 پاسخ)
در هم تنیدگی کوانتومی (4 پاسخ)
اطلاعات دقیق و در حد مبتدی در زمينه نانو (6 پاسخ)
آيا موجودات فضايي وجود دارند؟ (46 پاسخ)
چرا فاصله مرکز آینه کروی دو برابر فاصله کانون می باشد؟ (1 پاسخ)
بحث در خصوص ماده xerum 525 (3 پاسخ)
سوال از ماتریس هرمیتی (0 پاسخ)
دانلود کتاب اموزش برنامه نویسی پایتون (فارسی) (0 پاسخ)
مقالات فیزیک
تپ اختر چیست؟
رشته های لیزر گذار فاز را تجربه می‌کنند
نظریۀ مکانیک کوانتومی نسبیتی
کشف سیاهچاله ای غول آسا در سپیده دم کیهان!
ماده تاریک، آنقدر‌ها هم تاریک نیست!
سرد و سنگین
انرژی و آنتروپی
یک ژیروسکوپ کوانتومی بهتر
چالش اندازه در فیزیک کوانتوم
در هم تنیدگی کوانتومی، بیش از دو سیستم را بهم متصل کرد!
مهندس ایرانی کاوشگر ناسا را به “اروپا” هدایت خواهد کرد!
شبیه‌ سازی “سفر در زمان” ساخته شد!
رقص مرگ دو ستاره
کشف ماده تاریک در هسته کهکشان راه شیری
سیاهچاله های پرجرم باعث کاهش فرآیند ستاره سازی می شوند!
گذار “دور نوردی” از تخیل به واقعیت!
نیمی از ستاره‌ها در بیرون از کهکشان‌ها قرار دارند؟!
ما از گرد و غبار ستارگان ساخته شده ایم!
چگالش بوز-اینشتین
معرفی یک ذره بنیادی جدید برای شناسایی مادۀ تاریک!
اصل طرد پائولی
رهاسازی هدفمند داروی شیمی‌درمانی با نانوحامل مغناطیسی
گرافین مغناطیسی
پادنوترینوها کجایند؟
تک قطبی مغناطیسی دیراک
کنکاشی جدید در الفبای الکتریکی مغز
تاکیون ها: ذراتی در ورای فضا-زمان
استیون هاوکینگ در تلاش برای دستیابی به “نظریۀ همه‌ چیز”
خداحافظی دنباله‌دار «لاوجوی» با زمین تا هشت هزار سال دیگر
مرکز کهکشان راه شیری می تواند یک میانبر بین کهکشانی باشد!
ادامه ...
اخبار فیزیک
پیش‌بینی جرم ذره «هیگز» توسط سیمپسون‌های کارتونی 14 سال قبل از سرن!
فریب فوق‌العاده نور توسط محقق ایرانی
طراحی پای مصنوعی دارای سیستم بینایی توسط دانشمندان ایرانی
حل یک مساله سی‌ساله فیزیک شبیه‌سازی مواد ابررسانا با اتم‌های فوق سرد با همکاری فیزیکدان ایرانی
مخترع لیزر چارلز تاونز در 99 سالگی درگذشت
حل معماهای فیزیک در آزمایشگاه‌های ارزان بجای شتاب‌دهنده‌! مشاهده حالت بوزون هیگزی در ابررسانا برای نخستین بار
سه ایرانی در میان 100 نفر کاندیدای نهایی سفر بی بازگشت به مریخ
آمادگی برخورددهنده بزرگ هادرونی برای کشف یک ذره جدید
مشاهده پیوند شیمیایی اتم‌ها و تشکیل مولکول برای نخستین‌بار
کشف عجایب حبابی با سی‌تی اسکن درون یک ابرنواختر
لوح انجمن جهانی نفرولوژی به «پدر علم نفرولوژی ایران» اعطا می‌شود
چرا برخی کهکشان‌ها جوانمرگ می‌شوند؟
ساخت نانوکاتالیست مغناطیسی ارزان برای صنایع داروسازی در کشور
کشف ردپای همنوع‌خواری کهکشان‌ها توسط تلسکوپ هابل
مخترع لیزر و برنده نوبل فیزیک ۱۹۶۴ درگذشت
ادامه ...
مطالب پربیننده
گذار “دور نوردی” از تخیل به واقعیت! (31+)
شبیه‌ سازی “سفر در زمان” ساخته شد! (27+)
کشف عجایب حبابی با سی‌تی اسکن درون یک ابرنواختر (23+)
نیمی از ستاره‌ها در بیرون از کهکشان‌ها قرار دارند؟! (21+)
حل معماهای فیزیک در آزمایشگاه‌های ارزان بجای شتاب‌دهنده‌! مشاهده حالت بوزون هیگزی در ابررسانا برای نخستین بار (21+)
معرفی یک ذره بنیادی جدید برای شناسایی مادۀ تاریک! (17+)
سه ایرانی در میان 100 نفر کاندیدای نهایی سفر بی بازگشت به مریخ (17+)
انرژی و آنتروپی (17+)
مهندس ایرانی کاوشگر ناسا را به “اروپا” هدایت خواهد کرد! (16+)
در هم تنیدگی کوانتومی، بیش از دو سیستم را بهم متصل کرد! (16+)
حل یک مساله سی‌ساله فیزیک شبیه‌سازی مواد ابررسانا با اتم‌های فوق سرد با همکاری فیزیکدان ایرانی (15+)
چگالش بوز-اینشتین (14+)
کشف سیاهچاله ای غول آسا در سپیده دم کیهان! (14+)
چالش اندازه در فیزیک کوانتوم (13+)
یک ژیروسکوپ کوانتومی بهتر (13+)
ادامه ...
[خانه] [انجمن فیزیکدانان جوان ایران] [چت روم هوپا] [درباره ما] [سفارش آگهی] [تماس با ما] [ورود] [عضویت]
جستجو :
Copyright 2003 - 2015 © Hupaa.com , All rights reserved.