Која је разлика између графена и графита?
Изванредан хемијски елемент, угљеник је онај који се налази на броју 6 у четрнаестој групи другог периода периодног система хемијских елемената. Људи су од давнина познавали дијамант и графит, две од више од девет до сада откривених алотропских модификација овог елемента. Иначе, угљеник има највећи, у поређењу са другим супстанцама, број алотропних модификација познатих савременој науци.
Алотропија подразумева могућност постојања у природи истог хемијског елемента у виду две или више једноставних супстанци, такозваних алотропних облика или алотропских модификација, које изазивају разлике у овим супстанцама и у структури и у својствима. Дакле, угљеник има 8 таквих основних облика: дијамант, графит, лонсдалеит, фулерени (Ц60, Ц540 и Ц70), аморфни угљеник и једнозидне наноцевке.
Међу овим облицима угљеника постоје потпуно различита својства и карактер: меке и тврде, провидне и непрозирне, јефтине и скупе супстанце. Међутим, хајде да упоредимо две сличне модификације угљеника — графит и графен.
Сви су нам графити познати још од школе.Оловка обичне оловке је управо графитна. Прилично је мекан, клизав и мастан на додир, кристали су плоче, слојеви атома се налазе један изнад другог, па се приликом трљања, на пример, по папиру, појединачне љуспице слојевите кристалне структуре графита лако одлепе. , остављајући карактеристичан тамни траг на папиру.
Графит добро проводи електричну струју, његов отпор је у просеку 11 Охм * мм2 / м, али проводљивост графита није иста због природне анизотропије његових кристала. Дакле, проводљивост дуж равни кристала је стотине пута већа од проводљивости у овим равнима. Густина графита је од 2,08 до 2,23 г / цм3.
У природи се графит формира на високим температурама у магматским и вулканским стенама, у скарнима и пегматитима. Јавља се у кварцним венама са минералима у хидротермалним полиметалним наслагама средње температуре. Широко је распрострањен у метаморфним стенама.
Тако се од 1907. године на острву Мадагаскар развијају највеће светске резерве природног графита у пахуљицама. Острво се састоји од прекамбријских метаморфних стена које се издижу на површину на планинском терену са хипсометријским ознакама од 4.000-4.600 стопа. Графит се овде налази у појасу дугом 400 миља и доминира планинама у источном делу центра острва.
Графен, за разлику од графита, нема масивну кристалну структуру; има дводимензионалну хексагоналну кристалну решетку, дебљине само једног атома. У таквој алотропској модификацији, угљеник се уопште не јавља природно, али се теоретски може добити вештачки. Можемо рећи да ће раван намерно одвојен од вишеслојне обимне кристалне структуре графита бити управо овај графен.
Научници у почетку нису могли да добију графен у облику једноставног дводимензионалног филма, због нестабилности материје у овом облику. Међутим, на подлози од силицијум оксида (због везе са диелектричним слојем) и даље је било могуће добити графен дебљине једног атома: 2004. руски научници Андреј Гејм и Константин Новоселов са Универзитета у Манчестеру објавили су извештај у часопису Сциенце. о добијању графена на овај начин.
А и данас су оправдане такве једноставне методе добијања графена за истраживање, као што је механичко пилинг монослоја угљеника од крупног графитног кристала помоћу лепљиве траке (и сличних метода).
Истраживачи верују да ће се захваљујући њиховом напретку ускоро појавити нова класа наноелектронике засноване на графену, где ће транзистори са ефектом поља бити мање од 10 нм дебљине. Чињеница је да је покретљивост електрона у графену толико висока (10.000 цм2 / В * с) да се чини да је данас најперспективнија алтернатива конвенционалном силицијуму.
Висока покретљивост носиоца је способност електрона и рупа да изузетно брзо реагују на дејство примењених електричних поља, а то је изузетно важно за транзисторе са ефектом поља, основну радну јединицу савремене електронике.
Постоје и изгледи за стварање различитих биолошких и хемијских сензора, као и танких филмова за фотонапонске уређаје и екране осетљиве на додир. Упркос свему томе, топлотна проводљивост графена је 10 пута већа од бакра, а овај критеријум је увек веома важан за електронику.