Graphene là gì? Các công bố khoa học về Graphene

Graphene là một dạng cấu trúc mạng lưới phẳng của carbon, được tổ chức thành một lớp duy nhất của các nguyên tử carbon sắp xếp theo hình thoi. Với đặc tính độc ...

Graphene là một dạng cấu trúc mạng lưới phẳng của carbon, được tổ chức thành một lớp duy nhất của các nguyên tử carbon sắp xếp theo hình thoi. Với đặc tính độc đáo, graphene có khả năng dẫn điện tốt, thông khí, độ bền cơ học cao và nhẹ nhàng. Nó cũng có khả năng chịu nhiệt tốt và có tính linh hoạt. Do đó, graphene có nhiều ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực như điện tử, năng lượng, y học, vật liệu và công nghệ thông tin.
Graphene có cấu trúc tinh thể 2 chiều duy nhất, với mỗi nguyên tử carbon nằm trong một hình vuông đặc trưng. Các nguyên tử carbon đều được kết nối bởi các liên kết cộng hóa trị mạnh trong một mạng lưới hexagon .

Đặc điểm nổi bật của graphene bao gồm:

1. Độ dẫn điện cao: Graphene có khả năng dẫn điện rất tốt, vượt trội hơn cả các kim loại như đồng hay bạc. Các electron di chuyển chủ yếu trên mặt phẳng của graphene, tạo thành những "chỉ tuyến dẫn điện" hiệu suất cao.

2. Độ bền cơ học: Graphene có độ bền cơ học vượt trội, tới 200 lần mạnh mẽ hơn thép. Cấu trúc lưới mạng hexagon của graphene giúp làm tăng sự cứng cáp và chịu được áp lực lớn.

3. Nhẹ và linh hoạt: Graphene có khối lượng rất nhẹ, chỉ khoảng 1/200 của tấm giấy thông thường. Đồng thời, nó cũng có độ linh hoạt cao, có thể uốn cong và giãn nảy mà không bị hủy hoại.

4. Điều khiển thông khí: Graphene có tính linh hoạt trong việc điều khiển thông khí, nghĩa là nó có khả năng cho phép các phân tử khí đi qua mà không cho phép chất lỏng hoặc chất rắn qua lại. Điều này mang lại tiềm năng lớn trong các ứng dụng lọc khí và thủy tinh thông hơi.

Graphene có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực vì tính chất đặc biệt của nó. Ví dụ, nó có thể được sử dụng trong các vi mạch điện tử, màn hình cảm ứng, pin mỏng, phi cơ tương tác, tạo giả kim loại, vật liệu cứng mới và hệ thống cảm biến. Đồng thời, graphene cũng có tiềm năng lớn trong việc nâng cao hiệu suất năng lượng và ứng dụng y tế như việc phát hiện ung thư và hỗ trợ điều trị bệnh.
Để cung cấp thông tin chi tiết hơn về graphene, dưới đây là một số tính chất và ứng dụng đáng chú ý của nó:

Tính chất độc đáo:

1. Độ dẫn điện cao: Graphene có khả năng dẫn điện tuyệt vời. Điện tử trong graphene di chuyển một cách tự do và nhanh chóng trên bề mặt phẳng, do đó, nó có thể được sử dụng làm chất dẫn điện cho các ứng dụng điện tử như mạch tích hợp và vi mạch.

2. Độ bền cơ học: Mặc dù có độ mỏng chỉ khoảng 0,335 nm, graphene có độ bền cơ học rất cao. Nó có thể chịu được áp lực cao và vẫn không bị biến dạng hoặc vỡ. Điều này làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng có yêu cầu về độ bền như vật liệu xây dựng và vật liệu cơ khí.

3. Truyền nhiệt tốt: Graphene có khả năng truyền nhiệt cực kỳ tốt. Vì có cấu trúc mạng lưới rừng rậm, các electron trong graphene chuyển giao năng lượng nhiệt rất nhanh. Điều này làm cho nó trở thành vật liệu rất hứa hẹn trong các ứng dụng quản lý nhiệt như bộ tản nhiệt cho vi xử lý và mô-đun điện tử.

4. Khả năng quang học: Graphene cũng có khả năng chấp thu và phát xạ ánh sáng rất mạnh. Nó có thể chỉnh sửa và điều khiển mức độ chấp thu ánh sáng từ tia X cho đến tia hồng ngoại. Điều này có thể được sử dụng trong các ứng dụng quang học như cảm biến ánh sáng và thiết bị tự thay đổi màu sắc.

Ứng dụng của graphene:

1. Điện tử: Graphene có khả năng cải thiện hiệu suất, tốc độ và kích thước của các thiết bị điện tử như transistor và vi mạch tích hợp. Nó cũng có thể được sử dụng trong màn hình cảm ứng, đèn LED, và các thiết bị thông minh.

2. Năng lượng: Graphene có thể được sử dụng trong các ứng dụng năng lượng sạch như pin năng lượng mặt trời, ắc quy năng lượng mà không có khả năng mất điện, và các ứng dụng lưu trữ năng lượng.

3. Vật liệu: Graphene có khả năng làm gia cường cho các vật liệu khác để tăng độ cứng và bền. Nó cũng có thể được sử dụng để tạo ra vật liệu nanocomposite, vật liệu chống mài mòn và vật liệu chống cháy.

4. Y tế: Graphene có tiềm năng trong việc phát hiện và điều trị bệnh như ung thư và các bệnh thần kinh. Nó cũng có thể được sử dụng trong các thiết bị y tế như điện cực làm việc, cảm biến sinh học và vi môrobot y tế.

Được coi là một vật liệu đột phá, graphene đang tiếp tục được nghiên cứu và phát triển cho nhiều ứng dụng tiềm năng hứa hẹn trong tương lai.

Danh sách công bố khoa học về chủ đề "graphene":

Một sự tham số hóa nhất quán và chính xác từ \\textit{ab initio} của việc điều chỉnh độ phân tán trong lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT-D) cho 94 nguyên tố H-Pu
Journal of Chemical Physics - Tập 132 Số 15 - 2010
\u003cp\u003ePhương pháp điều chỉnh độ phân tán như là một bổ sung cho lý thuyết phiếm hàm mật độ Kohn–Sham tiêu chuẩn (DFT-D) đã được tinh chỉnh nhằm đạt độ chính xác cao hơn, phạm vi áp dụng rộng hơn và ít tính kinh nghiệm hơn. Các thành phần mới chủ yếu là các hệ số phân tán cụ thể theo từng cặp nguyên tử và bán kính cắt đều được tính toán từ các nguyên lý đầu tiên. Các hệ số cho các bản số phân tán bậc tám mới được tính thông qua các quan hệ truy hồi đã thiết lập. Thông tin phụ thuộc vào hệ thống (hình học) được sử dụng lần đầu tiên trong phương pháp tiếp cận loại DFT-D bằng việc áp dụng khái niệm mới về số phối hợp phân số (CN). Chúng được dùng để nội suy giữa các hệ số phân tán của các nguyên tử trong các môi trường hóa học khác nhau. Phương pháp chỉ cần điều chỉnh hai tham số toàn cầu cho mỗi phiếm hàm mật độ, có độ chính xác về mặt tiệm cận cho một khí của các nguyên tử trung hòa tương tác yếu và dễ dàng cho phép tính toán các lực nguyên tử. Các hệ số không cộng tính ba thân được xem xét. Phương pháp đã được đánh giá trên các bộ chỉ chuẩn quy tắc cho các tương tác không đồng hóa học bên trong và giữa các phân tử với sự nhấn mạnh đặc biệt vào mô tả nhất quán các hệ thống nguyên tố nhẹ và nặng. Các độ lệch trung bình tuyệt đối cho bộ chỉ chuẩn S22 của các tương tác không hóa trị giảm từ 15% đến 40% so với phiên bản trước (vốn đã chính xác) của DFT-D. Sự cải tiến phi thường được tìm thấy cho một mô hình cuộn gấp tripeptide và tất cả các hệ thống kim loại đã được thử nghiệm. Sự cải chính hành vi tầm xa và việc sử dụng các hệ số C6 chính xác hơn cũng dẫn đến sự mô tả tốt hơn nhiều về các hệ thống lớn (vô hạn) như đã thấy trong các tấm graphene và sự hấp thu của benzene trên bề mặt Ag(111). Đối với graphene, việc bao gồm các hệ số ba thân đã làm yếu đi đáng kể (khoảng 10%) lực liên kết giữa các tầng. Chúng tôi đề xuất phương pháp DFT-D đã được sửa đổi như một công cụ tổng quát cho việc tính toán năng lượng phân tán trong các phân tử và chất rắn thuộc bất kỳ loại nào với DFT và các phương pháp cấu trúc điện tử liên quan (chi phí thấp) cho các hệ thống lớn.\u003c/p\u003e
#DFT-D #độ phân tán #tiêu chuẩn Kohn-Sham #số phối hợp phân số #phiếm hàm mật độ #lực nguyên tử #ba thân không cộng tính #hệ thống nguyên tố nhẹ và nặng #tấm graphene #hấp thụ benzene #bề mặt Ag(111)
The rise of graphene
Nature Materials - Tập 6 Số 3 - Trang 183-191 - 2007
The electronic properties of graphene
Reviews of Modern Physics - Tập 81 Số 1 - Trang 109-162
Two-dimensional gas of massless Dirac fermions in graphene
Nature - Tập 438 Số 7065 - Trang 197-200 - 2005
Đo Lường Các Tính Chất Đàn Hồi và Độ Bền Nội Tại của Graphene Dạng Đơn Lớp
American Association for the Advancement of Science (AAAS) - Tập 321 Số 5887 - Trang 385-388 - 2008
Chúng tôi đã đo lường các đặc tính đàn hồi và độ bền phá vỡ nội tại của màng graphene dạng đơn lớp tự do bằng phương pháp nén nano trong kính hiển vi lực nguyên tử. Hành vi lực-chuyển vị được diễn giải theo khung phản ứng ứng suất-biến dạng đàn hồi phi tuyến và cho ra độ cứng đàn hồi bậc hai và bậc ba lần lượt là 340 newton trên mét (N m\n –1\n ) và –690 Nm\n –1\n . Độ bền phá vỡ là 42 N m\n –1\n và đại diện cho sức mạnh nội tại của một tấm không có khuyết tật. Những thông số này tương ứng với mô đun Young là\n E\n = 1.0 terapascals, độ cứng đàn hồi bậc ba\n D\n = –2.0 terapascals, và sức mạnh nội tại σ\n int\n = 130 gigapascals cho than chì khối. Những thí nghiệm này thiết lập graphene là vật liệu mạnh nhất từng được đo lường, và cho thấy rằng các vật liệu nano hoàn hảo về mặt nguyên tử có thể được thử nghiệm cơ học đối với các biến dạng vượt xa khỏi vùng tuyến tính.
#graphene #tính chất đàn hồi #độ bền phá vỡ #nén nano #kính hiển vi lực nguyên tử #ứng suất-biến dạng phi tuyến #mô đun Young #vật liệu nano #sức mạnh nội tại
Raman Spectrum of Graphene and Graphene Layers
Physical Review Letters - Tập 97 Số 18
Synthesis of graphene-based nanosheets via chemical reduction of exfoliated graphite oxide
Carbon - Tập 45 Số 7 - Trang 1558-1565 - 2007
Experimental observation of the quantum Hall effect and Berry's phase in graphene
Nature - Tập 438 Số 7065 - Trang 201-204 - 2005
Graphen: Hiện Trạng và Triển Vọng
American Association for the Advancement of Science (AAAS) - Tập 324 Số 5934 - Trang 1530-1534 - 2009
Mở Rộng Vùng Đất Phẳng Kể từ sau khi được phát hiện và cô lập cách đây khoảng 5 năm, nghiên cứu về graphene đã phát triển mạnh mẽ. Các tấm nguyên tử carbon, chỉ dày một nguyên tử, thể hiện hàng loạt các tính chất — cơ học, quang học và điện học — khiến nó trở thành một bệ thử nghiệm lý tưởng để thăm dò các vấn đề cơ bản trong vật lý, đồng thời mở đường cho nhiều ứng dụng khác nhau. Geim (trang 1530 ), người phát hiện ra vật liệu đặc biệt này, đánh giá các tiến bộ gần đây và thảo luận về những phát triển khác có thể xuất hiện đối với vật liệu này.
#graphene #vật liệu #phát triển #ứng dụng #nghiên cứu
Superior Thermal Conductivity of Single-Layer Graphene
Nano Letters - Tập 8 Số 3 - Trang 902-907 - 2008
Tổng số: 38,731   
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 10

Chủ đề khác

#độc tính cấp

Độc tính cấp là gì? Các công bố khoa học về Độc tính cấp

#chế phẩm sinh học

Chế phẩm sinh học là gì? Các công bố khoa học về Chế phẩm sinh học

#deep learning

Deep learning là gì? Các công bố khoa học về Deep learning

#moodle

Moodle là gì? Các công bố khoa học về Moodle

#trastuzumab

Trastuzumab là gì? Các công bố khoa học về Trastuzumab

#bê tông khối lớn

Bê tông khối lớn là gì? Các công bố khoa học về Bê tông khối lớn

#tối ưu

Tối ưu là gì? Các công bố khoa học về Tối ưu

#đột biến egfr

Đột biến egfr là gì? Các công bố khoa học về Đột biến egfr

#điểm rotterdam

Điểm rotterdam là gì? Các công bố khoa học về Điểm rotterdam

#hbeag

Hbeag là gì? Các công bố khoa học về Hbeag


Xem thêm