الجرافين: ما هو؟
تعريف
كما يوحي الاسم ، يتكون الجرافين من الجرافيت وهو عبارة عن لوح بسيط ثنائي الأبعاد يتكون من ذرات كربون مرتبة في نمط سداسي. مع سماكة ذرة كربون واحدة ، كان يُعتقد أن هذه الصفائح ، والتي من خلال تكديسها تشكل الجرافيت من خيوط القلم الرصاص ، كانت مستحيلة ماديًا. تناقضت هذه المواد ظاهريًا النتيجة الرياضية في فيزياء المواد الصلبة المعروفة باسم نظرية ميرمين-فاجنر. كانت الأخيرة صياغة دقيقة للحجة (ترتبط ارتباطًا وثيقًا بمفاهيم التماثلات المكسورة) التي قدمتها جائزة نوبل أخرى في الفيزياء ،ليف لانداو ، "يوضح" استحالة وجودشبكة بلورية ثنائية الأبعاد.
ومع ذلك، فإن عناد أندريه غييم و كونستانتين نوفوسيلوف ، واثنين من علماء الفيزياء الذي فاز بجائزة نوبل عام 2010 لاكتشافهم، انتهى تؤتي ثمارها عندما قام الباحثون ورقتين الجرافين عزل بالفعل في عام 2004. وفي وقت لاحق، ونحن نعلم أن هذا استحالة نظرية ( لا go theorem باللغة الإنجليزية) لا ينطبق إذا تم اجتياز الشبكة بواسطة تموجات.
الجرافين مادة معجزة
يُظهر العمل المخبري أن ترانزستورات الجرافين قادرة على فصل ترانزستورات السيليكون ، مما يمهد الطريق لأجهزة كمبيوتر أكثر كفاءة لأنها أسرع وأصغر. نظرًا لكونه عمليًا شفافًا وموصلًا جيدًا مثل النحاس ، يمكن استخدام الجرافين في صنع شاشات تعمل باللمس وألواح ضوئية وربما خلايا شمسية.
من المتوقع أيضًا ، عندما يتم خلط 1 ٪ فقط من الجرافين بالبلاستيك ، أن يجعله موصل للكهرباء. من المتوقع أن تزداد مقاومته الحرارية بمقدار 30 درجة مئوية ، فضلاً عن قوته الميكانيكية (يُعرف الجرافين نفسه بأنه أكثر شدًا بمقدار 200 مرة من الفولاذ ). من المتوقع أن تظهر مركبات الجرافين المثيرة للاهتمام في المستقبل القريب ، مع تطبيقات في الأقمار الصناعية والطائرات والسيارات .
من وجهة نظر أكثر نظرية ، فإن ميكانيكا الكم لها رأيها. في الواقع ، على الرغم من أن الإلكترونات تتحرك في الجرافين أبطأ 300 مرة من الضوء ، فإن الظروف التي تتعرض لها تجعل من الضروري وصفها رياضيًا بواسطة معادلة ديراك ، كما هو الحال بالنسبة للجسيم النسبي الذي لا يحتوي على كتلة تقريبًا ! نتيجة لذلك ، يمكن أن يتجلى هناك التناظرية لظواهر معينة شائعة في نظرية المجال النسبي الكمومي. لذلك يمكننا محاكاة فيزياء الجسيمات باستخدام الجرافين. أفضل من ذلك ، الاتصالات ، مرة أخرى ذات الطبيعة التناظرية والرياضية ، مع الحسابات فييتم دراسة نظرية الأوتار
0 تعليقات