Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

ГРАФЕ́Н

  • рубрика

    Рубрика: Физика

  • родственные статьи
  • image description

    Электронная версия

    2015 год

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: К. С. Новосёлов

ГРАФЕ́Н, двумерный кристалл, состоящий из атомов углерода, образующих гексагональную кристаллическую решётку. Г. можно рассматривать как слой графита толщиной в один атом. Термин «Г.» употребляют также для описания очень тонких слоёв графита, состоящего из нескольких атомных слоёв, когда хотят подчеркнуть, что свойства такого материала существенно отличаются от свойств графита (свойства двухслойного Г. отличаются как от свойств однослойного Г., так и от свойств графита).

Химическая производная оксида Г. описана в 1859 английским химиком Б. Броди. Изолированные кристаллы оксида Г. изучались с 1962 (немецкий химик Х. П. Бём и др.). Теоретическое описание структуры электронных зон в Г. было впервые дано канадским физиком Ф. Уоллесом в 1947 и позднее использовано при описании электронных зон углеродных нанотрубок (свёрнутых листов Г.). Г. в чистом виде впервые был получен А. Геймом и К. С. Новосёловым в 2004 методом микромеханического отщепления монослоёв графита от объёмного кристалла. Относительная простота этого метода позволила начать активное изучение Г., обнаружившего ряд уникальных свойств, для изучения которых в 2015 при университете Манчестера был создан Национальный институт графена.

Г. является полуметаллом, в котором валентная зона и зона проводимости не перекрываются между собой. Поведение электронов в Г. описывается Дирака уравнением. Особый интерес представляет тот факт, что электроны в Г. подчиняются линейному дисперсии закону. Это обеспечивает высокую подвижность электронов и дырок и делает Г. ценным материалом для высокочастотной электроники. Г. — исключительно тугоплавкий материал (остаётся твёрдым при 3000 ºС) с высокой электропроводностью, что позволяет пропускать через него электрические токи большой плотности. Г. гибок и относительно прозрачен (монослой Г. задерживает лишь 2,3% падающего на него света), а следовательно, он может быть использован для создания прозрачных проводящих покрытий (напр., жидкокристаллических экранов или солнечных батарей). Г. обладает рекордной продольной упругостью (модуль Юнга ок. 1 ТПа), сравнимой с упругостью алмаза, что даёт возможность использования Г. для армирования композитных материалов (а также для повышения их электро- и теплопроводности).

Метод микромеханического отслоения позволяет получать небольшие кристаллы Г. очень высокого качества и применяется в лабораториях. Разработаны также способы получения Г. в промышленных масштабах. Это химическое или электрохимическое расслоение графита (создающее суспензии кристаллов Г. в некоторых жидкостях), химическое восстановление оксида Г., химическое осаждение из газовой фазы на поверхность металла (позволяет получать большие площади поликристаллического Г.), эпитаксиальный рост на поверхности карбида кремния и др.

Лит.: Geim A. K., Novoselov K. S. The rise of grapheme // Nature Materials. 2007. Vol. 6. P. 183–191.

Вернуться к началу