101 вопрос о нанотехнологиях. Нагорнов Ю.С. - 34 стр.

UptoLike

Составители:

Рубрика:

Другой аллотропической формой углерода является графит, сильно отличающийся от

алмаза по свойствам. Графит – мягкое черное вещество из легко слоящихся плоскостей,

называемых графеновыми. В пределах графеновой плоскости атомы углерода соединены

сильными ковалентными связями. Эти связи образуют двухмерную гексагональную

решетку, в основе которой лежит правильный шестиугольник (рис. 19). Однако, в

отличие от алмаза, в образовании связей участвуют только 3 электрона. Четвертые

электроны атомов свободны. Это обусловливает хорошую электропроводность

графеновых плоскостей (электрическое сопротивление – 0,0014 Cм). Между

графеновыми плоскостями существует слабое притяжение, которое⋅ обусловлено силами

Ван-дер-Ваальса. Природа этих сил объясняется взаимодействием электронной оболочки

атома с положительно заряженным ядром соседнего атома, кулоновское поле которого

экранировано собственными электронами. Слабое взаимодействие между плоскостями

приводит к тому, что они легко скользят относительно друг друга и могут отслаиваться от

графита.

Рис. 19. Модель графена в виде двухмерной гексагональной решетки

(http://www.ixbt.com)

Хотя графит известен с незапамятных времен, изолированные графеновые плоскости

научились получать и исследовать только в 2004 году. Профессор А. Гейм совместно с

группой доктора наук К.С. Новоселова (Черноголовка, Россия) сумели получить материал

толщиной в один атом углерода. Этот материал, названный графеном, представляет собой

двухмерную плоскую молекулу углерода толщиной в один атом.

Свойства графена оказались совершенно удивительными. Эффективная масса

электронов графена стремится к нулю, поэтому эти электроны обладают большой

подвижностью. Их подвижность в сотни раз превосходит подвижность электронов и

дырок в кристаллическом кремнии, который является самым распространенным

материалом современной микроэлектроники.

Графен позволяет создавать транзисторы и другие полупроводниковые приборы

очень малых габаритов (порядка нескольких нанометров). Уменьшение размеров