Презентация на тему "Графен, углеродные нанотрубки"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Графен, углеродные нанотрубки

  Подготовили студенты гр. РММ2-41 Пономарёв К.Е. Винникова А.И.

• 
  Слайд 2

  Графен

  История Физические свойства Методы получения Применение

• 
  Слайд 3

  История

  Бенджамин Броуди 1859 г. В 1947П. Уоллес рассчитал зонную структуру графена В 1986 году Бём с коллегами предложил термин графен Транспортные измерения на плёнках с десятками слоёв провёл в 1997—2000 годах ЙошикоОхашион продемонстрировал эффект электрического поля  на сопротивление плёнок и измерил осцилляции Шубникова-де-Гааза В 2004 в Манчестерском университете Андрей Гейм и Константин Новоселов с коллегами получили первые образцы графена высокого кристаллического качества.

• 
  Слайд 4
  
• 
  Слайд 5

  Уникальные свойства графена

  Подвижность при комнатной температуре достигает 200000 Подвижность при гелиевых температурах Большая механическая жесткость ~1ТПа Рекордная теплопроводность ~ (для сравнения у меди 401 у алюминия 237 )  

• 
  Слайд 6

  Кристаллическая решетка

  Кристаллическая решетка графена представляет собой плоскость, состоящую из шестиугольных ячеек, то есть является двумерной гексагональной кристаллической решёткой.

• 
  Слайд 7

  Зонная структура

  Отсутствие щели между валентной зоной и зоной проводимости в графене обусловлено симметрией между подрешетками. Линейный закон дисперсии: Новоселов К. и др. УФН 2008

• 
  Слайд 8

  Квантовый эффект Холла

  Новоселов К. и др. УФН 2008

• 
  Слайд 9

  Квантовый эффект Холла

• 
  Слайд 10

  Методы получения графена

  Микромеханическое расслоение графита Жидкофазное расслоение графита Окисление графита Получение графена методом осаждения из газовой фазы (CVD) Получение графена в электрической дуге Термическое разложение SiC Эпитаксиальное выращивание на металлической подложке

• 
  Слайд 11

  Метод микромеханического расслоения

  Новоселов К., Графен – материал Флатландии, УФН 2010

• 
  Слайд 12
  

  Новоселов К., Графен – материал Флатландии, УФН 2010

• 
  Слайд 13

  Применение графена

  Создание транзистора Создание высокочувствительного сенсора И многое другое

• 
  Слайд 14

  Транзистор на графене

  Из-за отсутствия щели в энергетическом спектре графена транзистор не может быть полностью закрыт Решение: Создание Щели в двухслойном графене под действием электрического поля

• 
  Слайд 15

  Сенсор

  Принцип действия этого сенсора заключается в том, что разные молекулы выступают донорами и акцепторами, что в свою очередь ведёт к изменению сопротивления графена. В этой работе исследовались такие вещества, как NH3, CO, H2O, NO2  Schedin F. et. al. Detection of Individual Gas Molecules Absorbed on Graphene Nature Materials 6, 652 (2007)

• 
  Слайд 16

  Углеродные нанотрубки

• 
  Слайд 17
  

  Нанотрубка – это молекула из более миллиона атомов углерода, представляющая собой трубку с диаметром около нанометра и длиной несколько десятков микрон.  Рис. Общий вид нанотрубки

• 
  Слайд 18
  

  Хиральность— отсутствие симметрии относительно правой и левой стороны. Обозначается символами (m, n) - координаты шестиугольника, который в результате «сворачивания» графеновой плоскости должен совпасть с шестиугольником, находящимся в вершине координат. Диаметр нанотрубки: где d0= 0,142 нм — расстояние между соседними атомами углерода в графитовой плоскости.

• 
  Слайд 19

  Виды хиральности:

  1. Ахиральные типа «кресла». Две стороны каждого шестиугольника ориентированы перпендикулярно оси УНТ, индексы (n,n). 2. Ахиральные типа «зигзаг». Две стороны каждого шестиугольника ориентированы параллельно оси УНТ, индексы (n,0). 3. Хиральныеили спиралевидные. Каждая сторона шестиугольника расположена к оси УНТ под углом, отличным от 0 и 90º, индексы (n,m).

• 
  Слайд 20
  
• 
  Слайд 21
  
• 
  Слайд 22

  Классификация

  Однослойные нанотрубки– имеют 3 вида хиральности(«зигзаг», «кресло», «спираль») Многолойныенанотрубкиделятся на 2 вида: «русская матрешка»; «свиток»

• 
  Слайд 23

  Свойства

  Механические свойства: Удельная плотность (г/см3) – 1.3-2 Модуль Юнга (ТПа) – 1 Предел прочности (ГПа) – 10-60 Удлинение при разрыве (%) – 10 Транспортные свойства: Удельная теплопроводность (Вт/(м∙К)) >3000 Электропроводность (См/м) – 106-107

• 
  Слайд 24

  Методы синтеза

  Дуговой разряд – сущность этого метода состоит в получении углеродных нанотрубок в плазме дугового разряда, горящей в атмосфере гелия, на технологических установках для получения фуллеренов. Лазерная абляция – основан на испарении графитовой мишени в высокотемпературной реакторе.  Химическое осаждение из газовой фазы – позволяет получать покрытия различной структуры на поверхностях сложной формы, в том числе с высокой степенью кривизны.

• 
  Слайд 25

  Применение

  Проводящие пластмассы Структурные композиционные материалы Микро-и наноэлектроника Ультраконденсаторы(ионисторы) Зонды для атомно-силового микроскопа (АСМ) Элементы питания с улучшенным сроком службы Газовые биосенсоры Высокопрочные волокна

• 
  Слайд 26

  Графен, углеродные нанотрубки

  Подготовили студенты гр. РММ2-41 Пономарёв К.Е. Винникова А.И.