Elektronika.lt
 2024 m. lapkričio 23 d. Projektas | Reklama | Žinokite | Klausimai | Prisidėkite | Atsiliepimai | Kontaktai
Paieška portale
EN Facebook RSS

 Kas naujo  Katalogas  Parduotuvės  Forumas  Tinklaraščiai
 Pirmas puslapisSąrašas
 NaujienosSąrašas
 StraipsniaiSąrašas
 - Elektronika, technika
 - Kompiuterija
 - Telekomunikacijos
 - Įvykiai, visuomenė
 - Pažintiniai, įdomybės
 Vaizdo siužetaiSąrašas
 Nuolaidos, akcijosSąrašas
 Produktų apžvalgosSąrašas
 Naudingi patarimaiSąrašas
 Vykdomi projektaiSąrašas
 Schemų archyvasSąrašas
 Teorija, žinynaiSąrašas
 Nuorodų katalogai
 Įvairūs siuntiniai
 Bendravimas
 Skelbimai ir pasiūlymai
 Elektronikos remontas
 Robotų kūrėjų klubas
 RTN žurnalo archyvas






 Verta paskaityti
Lapkričio 23 d. 15:27
„Garmin“ pristato pirmąjį didelio formato nardymo kompiuterį „Descent X50i“
Lapkričio 23 d. 11:37
Išmani vaikystė: ekspertė apžvelgia, kokius įgūdžius ugdo programavimas, robotika ir dirbtinio intelekto naudojimas
Lapkričio 22 d. 17:37
Svečiai gali „pavaišinti“ virusais: kodėl namuose būtinas „Šlepečių Wi-Fi“?
Lapkričio 22 d. 14:36
Didelei daliai vyresnių žmonių skaitmeninės paslaugos – sunkiai prieinamos
Lapkričio 22 d. 11:21
Medžiodami nuolaidas išlikite budrūs: ekspertas pataria, kaip netapti sukčių auka perkant internetu
Lapkričio 22 d. 08:16
Failų bendrinimo technologijos: kaip jos prisitaiko prie augančių šiuolaikinio žmogaus poreikių?
Lapkričio 21 d. 20:39
Asfaltas klojamas, o ryšys stringa: kodėl infrastruktūros spragos stabdo skaitmeninę pažangą Lietuvoje?
Lapkričio 21 d. 18:37
Norite kalbėti vokiškai, itališkai ar kiniškai? „Microsoft Teams“ atnaujinimas pavers jus poliglotu
Lapkričio 21 d. 16:45
5 tendencijos 2025-iesiems: žmonės ieško pusiausvyros tarp technologijų ir realybės, vis labiau vertina autentiškumą
Lapkričio 21 d. 14:24
NKSC įspėja apie dažniausias Juodojo penktadienio apgavystes
FS25 Tractors
Farming Simulator 25 Mods, FS25 Maps, FS25 Trucks
ETS2 Mods
ETS2 Trucks, ETS2 Bus, Euro Truck Simulator 2 Mods
FS22 Tractors
Farming Simulator 22 Mods, FS22 Maps, FS25 Mods
VAT calculator
VAT number check, What is VAT, How much is VAT
LEGO
Mänguköök, mudelautod, nukuvanker
Thermal monocular
Thermal vision camera,
Night vision ar scope,
Night vision spotting scope
FS25 Mods
FS25 Harvesters, FS25 Tractors Mods, FS25 Maps Mods
Dantų protezavimas
All on 4 implantai,
Endodontija mikroskopu,
Dantų implantacija
FS25 Mods
FS25 Maps, FS25 Cheats, FS25 Install Mods
GTA 6 Weapons
GTA 6 Characters, GTA 6 Map, GTA 6 Vehicles
FS25 Mods
Farming Simulator 25 Mods,
FS25 Maps
Reklama
 Straipsniai » Elektronika, technika Dalintis | Spausdinti

Nuostabusis grafenas

Publikuota: 2011-05-29 07:06
Tematika: Elektronika, technika
Skirta: Pradedantiems
Aut. teisės: ©MokslasPlius.lt
Inf. šaltinis: MokslasPlius.lt

Devyniolikto amžiaus novelėje, pavadinimu „Plokščiasis pasaulis“ (angl. Flatland), parašytoje Edvardo A. Aboto (Edward A. Abbott), aprašomi gyventojai gyveno šalyje, kurie turėjo tik dvi dimensijas. Moterys gimdavo kaip linijų segmentai, o vyrai atsirasdavo įvarių geometrinių formų, kurios atspindėjo jų padėtį visuomenėje.

 Rodyti komentarus (1)
Įvertinimas:  1 2 3 4 5 

Devyniolikto amžiaus novelėje, pavadinimu „Plokščiasis pasaulis“ (angl. Flatland), parašytoje Edvardo A. Aboto (Edward A. Abbott), aprašomi gyventojai gyveno šalyje, kurie turėjo tik dvi dimensijas. Moterys gimdavo kaip linijų segmentai, o vyrai atsirasdavo įvarių geometrinių formų, kurios atspindėjo jų padėtį visuomenėje. Lygiašoniai trikampiai atitiko žemiausiąją klasę visuomenėje, vidurinioji klasė apibūdinama kvadratais, o kilmingieji – šešiakampės formos figūromis.

Plokščiojo pasaulio gyvenimo apribojimai satyriškai atspindėjo griežtą Aboto gyvenimo laikotarpio Viktorijos visuomenės klasių struktūrą. Kai novelės veikėjas atranda trečiąjį išmatavimą, tai yra aukštį, jis bando papasakoti apie savo atradimą šalies gyventojams, bet tuoj atsiranda kalėjime.

Grafenas yra tikras „Plokščiojo pasaulio gyventojas. Jis sudarytas iš eilėmis išdėstytų anglies atomų šešiakampių žiedų. Grafenas yra vieno atomo storio lakštas. Tokia atominio mastelio grafeno struktūra jį padaro nanopasaulio dalimi, kur visi objektai yra apie tūkstantį kartų plonesni už žmogaus plauką, ir šiame pasaulyje nebegalioja mums įprasti gamtos dėsniai, tokie kaip trintis ir gravitacija.

Kaip ir „Plokščiojo pasaulio“ veikėjas, kuris pakilo iš savo apibrėžto pasaulio norėdamas kažką sužinoti apie kitą pasaulį, nanopasaulio objektai tenkina visai kitą taisyklių rinkinį – vaiduokliškus kvantinės mechanikos dėsnius.

Vienas iš įdomiausių kvantinės mechanikos reiškinių grafene yra didelis elektronų judėjimo greitis, nes elektronai nepatiria trinties. Toks „balistinis“ pernešimas gali būti pritaikytas kuriant naujos kartos supergreitą ir superefektyvią elektroniką. Ir dar, grafenas yra stipresnis ir lankstesnis už plieną. Grafene šiluma perduodama dešimt kartų greičiau nei varyje, ir perduodamas elektronų srovės tankis yra apie milijoną kartų didesnis nei tai vyksta vario laiduose.

Nuostabusis grafenas
Mikroskopinė grafeno tranzistorių grupės nuotrauka. Grafeno tranzistoriai paruošti ant silicio karbido. Viename kvadratiniame centimetre telpa 40000 tranzistorių

Iš tiesų, grafeno struktūra suteikia šiai medžiagai unikalias optines, termines, mechanines ir elektrines savybes, kurios domina inžinierius ir mokslininkus iš viso pasaulio, manančius, kad šios ypatingos savybės gali būti sėkmingai pritaikytos įvairių rūšių įrenginiams.

Grafenas buvo atrastas dvidešimtame amžiuje tiriant įprastą grafitą Rentgeno spektroskopija. Nors buvo nustatyta, kad grafitas yra sudarytas iš atskirų grafeno sluoksnių, niekas tuo metu neįsivaizdavo šių ypatingo plonumo sluoksnių panaudojimo galimybių.

1990 metais mokslininkai išmoko pagaminti anglies nanovamzdelius, kurie yra maži, susukti į vamzdelį anglies atomai, kurie taip pat išsidėstę šešiakampės formos žiedais kaip ir grafene.

Bet tik 2004 metais mokslininkai išmatavo grafeno sluoksnių elektronines savybes po to, kai atskyrė pieštuko grafito sluoksnius panaudodami permatomą juostelę. Bet, žinoma, šis varginantis metodas netinka grafeno gamybai norint jį vėliau panaudoti pramoninės paskirties produktams.

Tuo pačiu metu Džordžijos technologijos instituto (The Georgia Institute of Technology) mokslininkai Valteris de Heras (Walter de Heer), Kleras Bergeris (Claire Berger) ir Filipas Festas (Phillip First) dirbo su anglies nanovamzdeliais. Jie bandė panaudoti nanovamzdelius norėdami sukurti greitesnes naujos kartos elektronikos dalis, kurios aplenktų savo savybėmis silicio pagrindu veikiančią elektroniką. Nors anglies nanovamzdeliai ir pasižymėjo balistiniu elektronų pernešimo greičiu, juos buvo sunku surinkti į bendrą grandinę.

2001 metais de Heras pagalvojo, kad, galbūt, dvimatis grafenas galėtų būti panaudotas kaip medžiaga elektronikoje, nes anglies nanovamzdelis yra susuktas į vamzdelį grafenas. Tais metais jis pateikė projektą Nacionaliniam mokslų fondui (National Science Foundation). Projekte buvo numatyta ištirti grafeno elektronines savybes. De Heras su kolegomis iškėlė idėją užauginti plokščius grafeno sluoksnius tiesiai ant lusto būtent tokios formos ir dydžio, reikalingo elektriniams prietaisams. Tai būtų žymiai lengviau nei gaminti anglies nanovamzdelius ir paskui juos perkelti į kitą vietą bei vėliau sujungti su metaliniais laidais jungiant į grandinę.

2003 metais Džordžijos technologijos instituto mokslininkų grupė buvo pirmoji, kuri pateikė patentą, kuriame buvo aprašytas paprastas elektronikos prietaisų gamybos procesas naudojant grafeną, kuris gaminamas epitaksiškai. Epitaksija reiškia vieno medžiagos sluoksnio auginimą ant kitos medžiagos, kai abi medžiagos pasižymi tokia pačia struktūrine orientacija.

Mokslininkų pagrindiniame metode silicio karbido kristalinis lakštas buvo pakaitinamas iki aukštos temperatūros (didesnės nei 1100 °C). Toje temperatūroje silicio atomai garuoja nuo paviršiaus palikdami anglies atomus, kurie savaime persiorientuoja sudarydami grafenui būdingą bičių korio struktūrą.

Epitaksinis grafenas gali būti auginamas ant įvairių medžiagų, priklausomai nuo to, kur jis bus naudojamas. Didžiulis epitaksinio grafeno pranašumas susijęs su tos pačios rūšies cheminiais procesais, kurie yra naudojami gaminant silicio pagrindu veikiančią elektroniką.

„Tai yra daugiau nei vieno grafeno sluoksnio turėjimas, – paaiškino de Heras. – Tai platformos ir apdirbimo metodo turėjimas, ir tai gali būti vystoma lygiagrečiai.“

Mokslininkų grupės pradinis projektas, kuris buvo paremtas Nacionalinio mokslo fondo, išaugo į kelis patentus bei daugybę mokslinių straipsnių, skirtų epitaksinio grafeno panaudojimui elektronikoje. 2010 metais de Heras buvo apdovanotas Medžiagų tyrimų draugijos (Materials Research Society) Medžiagų tyrimo mokslo (Materials Research Science) medaliu už epitaksinio grafeno pionierinius tyrimus.

Mokslininkus domina ne tik elektroninės grafeno savybės. Profesorius Nihilas Koratkaras, kuris dirba Renselio politechnikos institute (Rensselaer Polytechnic Institute), naudoja grafeno lakštus kurdamas stiprias keramines medžiagas, kurios būtų naudojamos sudėtingomis sąlygomis, pavyzdžiui, būdingomis kosminei erdvei.

„Savo darbe koncentruojuosi į nanomedžiagų, tokių kaip grafenas ir anglies nanovamzdeliai, praktinį pritaikomumą, – pasakė Koratkaras. – Nanomišiniai yra viena iš tokių pritaikymo sričių, kuri gali turėti didelę svarbą.“ Koratkaras dirba su Erika Koral (Erica L. Corral), kuri yra Arizonos universiteto profesorė ir keraminių mišinių specialistė. Prieš jiems pradedant bendradarbiauti, grafenas buvo pradėtas naudoti polimeriniuose mišiniuose, tačiau ne keramikoje siekiant sustiprinti jos mechaninį stiprumą. Keramika pasižymi labai dideliu atsparumu aukštoms temperatūroms, tačiau ji yra labai trapi.

Nuostabusis grafenas
Silicio karbido granulės sustiprintos grafenu. Grafenas nukreipia prasidedantį skilimą kita kryptimi, taip sustiprindamas keramiką apie 200 procentų

Ieškodami, ko būtų galima pridėti į keramikos mišinius, kad jie taptų mažiau trapūs, mokslininkai pasirinko grafeną dėl jo mechaninio tvirtumo, ypatingo paviršiaus ir geometrijos. „Grafenas pasižymi neįtikėtinu tvirtumu ir stiprumu, – paaiškino Koratkaras. – Ir nors jis tėra kelių nanometrų storio, jis gaminamas lakštais, kurie yra pakankamo dydžio, kad apsisuktų apie keramines granules keramikos gamybos metu.“

Mokslininkų grupės tyrimų rezultatai buvo labai svarbūs. „Mes parodėme, kad grafenas gali sustiprinti silicio nitrido keramiką daugiau kaip tris kartus, – pasakė Koratkaras. – Šio stiprumo priežastis buvo dvimačio grafeno sugebėjimas keramikos skilimą suskaidyti ne tik dviejų matavimų, bet ir trijų matavimų kryptimis“.

Koratkaras ir Koral, gavę paramą iš Nacionalinio mokslo fondo, planuoja tirti grafeno panaudojimą kitų rūšių keramikinėse medžiagose bei panagrinėti didesnės grafeno dalies poveikį keramikos savybėms. „Grafeno panaudojimas keramikoje turėtų sudaryti sąlygas atsirasti naujai medžiagų tyrimų sričiai, kuri būtų daug pažangesnė, lyginant su šiomis dienomis naudojamomis vienmatėmis stiprinimo sistemomis“, – pasakė Koral.

Grafeno tyrimai vykdomi daugelyje pramonės šakų, todėl labai sunku sekti visus pasiekimus. Bet Džanas Jutis (Jan Youtie), socialinių mokslų mokslininkas, ir jo kolega profesorius Filipas Šapira (Philip Shapira) užsiima tik tuo. Mokslininkai bando suprasti nanotechnologijos pramonės, tame tarpe ir grafeno, socialinę, moralinę, politinę ir ekonominę dinamiką. Jie surinko informaciją apie visus patentų prašymus bei grafeno tyrimą aprašančius straipsnius. „Su grafenu susiję tyrimai ir padaryti atradimai pasižymi labai staigia trajektorija, – pasakė Jutis. – Trajektorijos kitimas prasidėjo anksčiau ir jos didėjimas yra žymiai staigesnis nei kitų nanotechnologijų.“

Suskaičiavę bendrą straipsnių skaičių, jie atrado, kad Atlantos miestas, kuriame randasi Džordžijos technologijos institutas, yra vienas iš pasaulyje lyderiaujančių mazgų, susijusių su grafeno tyrimu.

„Iš viso yra apie du šimtai kompanijų, tame tarpe ir didžiulių daugianacionalinių korporacijų bei ką tik pradėjusių darbą firmų, kurios užsiima grafenu, – paaiškinio Jutis. – Tai reiškia, kad ieškoma naujų pritaikymų vienu metu vykdant ir mokslinius tyrimus.“

„Vyksta pasaulinis grafeno tyrimo bei komercializavimo bendradarbiavimas. Jame dalyvauja pačios priešakinės didžiulės korporacijos iš Korėjos ir Japonijos. JAV kompanijos taip yra įsitraukusios į šį darbą, bet jos nėra dominuojančios, – tęsė Jutis. – Tyrimų pasauliškumas atspindi nanotechnologijų buvimą aukščiau nacionalinių sienų.“


MokslasPlius.lt



Draudžiama platinti, skelbti, kopijuoti
informaciją su nurodyta autoriaus teisių žyma be redakcijos sutikimo.

Global electronic components distributor – Allicdata Electronics

Electronic component supply – „Eurodis Electronics“

LOKMITA – įvairi matavimo, testavimo, analizės ir litavimo produkcija

Full feature custom PCB prototype service

GENERAL FINANCING BANKAS

Mokslo festivalis „Erdvėlaivis Žemė

LTV.LT - lietuviškų tinklalapių vitrina

„Konstanta 42“

Technologijos.lt

Buitinė technika ir elektronika internetu žemos kainos – Zuza.lt

www.esaugumas.lt – apsaugok savo kompiuterį!

PriedaiMobiliems.lt – telefonų priedai ir aksesuarai

Draugiškas internetas


Reklama
‡ 1999–2024 © Elektronika.lt | Autoriaus teisės | Privatumo politika | Atsakomybės ribojimas | Reklama | Turinys | Kontaktai LTV.LT - lietuviškų tinklalapių vitrina Valid XHTML 1.0!
Script hook v, Openiv, Menyoo
gta5mod.net
FS25 Mods, FS25 Tractors, FS25 Maps
fs25mods.lt
Optical filters, UV optics, electro optical crystals
www.eksmaoptics.com
Reklamos paslaugos
SEO sprendimai

www.addad.lt
Elektroninių parduotuvių optimizavimas „Google“ paieškos sistemai
www.seospiders.lt
FS22 mods, Farming simulator 22 mods,
FS22 maps

fs22.com
Reklama


Reklama