1 / 27

Γραφένιο: Θεωρία και Εφαρμογές

Γραφένιο: Θεωρία και Εφαρμογές. Μπίκα Αικατερίνη. «Σεμινάριο Φυσικής». 8.5.2012 ΣΕΜΦΕ-ΕΜΠ. Chemical Vapor Deposition , Graphene Foam , SEM . Τι θα δοΥμε ΣΗμερα ;. Aπό μm σε nm Τι είναι το γραφένιο; Ανακάλυψη και έρευνα Ηλεκτρονικές ιδιότητες Νανολωρίδες γραφενίου Εφαρμογές

lois
Download Presentation

Γραφένιο: Θεωρία και Εφαρμογές

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Γραφένιο: Θεωρία και Εφαρμογές Μπίκα Αικατερίνη «Σεμινάριο Φυσικής» 8.5.2012 ΣΕΜΦΕ-ΕΜΠ ChemicalVaporDeposition, Graphene Foam, SEM

  2. Τι θα δοΥμεΣΗμερα; • Aπό μm σε nm • Τι είναι το γραφένιο; • Ανακάλυψη και έρευνα • Ηλεκτρονικές ιδιότητες • Νανολωρίδες γραφενίου • Εφαρμογές • Μαγνήτιση • Μηχανικές ιδιότητες

  3. Από μm σε nm

  4. Τι εΙναι το γραΦΕνιο; Γραφίτης Τα επίπεδα άνθρακα συγκρατούνται μεταξύ τους με ασθενείς δυνάμεις VanderWaals

  5. Τι εΙναι το γραΦΕνιο; • Άτομα άνθρακα: υβριδισμός • σ και π δεσμοί • σ δεσμοί στις 2D

  6. ΝανοδομΕΣ με ΒΑση τον Ανθρακα: ΠοικιλομορφΙα

  7. Μεθοδοιπαραγωγησ

  8. ScanningElectronMicroscopy (SEM), επίπεδα γραφενίου

  9. ΙΣΤορικη αναδρομη • Νεολιθική εποχή ~4000 BC: Στη σημερινή Βουλγαρία και Ρουμανία χρησιμοποιούσαν γραφίτη για τη διακόσμηση κεραμικών • 1565 :ανακάλυψη μεγάλων ποσοτήτων γραφίτη (Cumbria, England) • 1946 : πρώτη θεωρητική ανάλυση γραφίτη από τον P. R. Wallace • Στρώσεις γραφίτη πάνω σε άλλα υλικά από το 1970 • 2004 : Οι Andre Geim και Κonstantin Novoselov απομονώνουν στρώματα γραφενίου 2010: Βραβείο Nobel για Geim και Novoselov CNTs SEM

  10. ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟ ΕΝΔΙΑΦΕΡΟΝ Άρθρα για το Γραφένιο Άρθρα του Andre Geim

  11. Γραμμική σχέση διασποράς: «σχετικιστικά» φαινομένα σε μη-σχετικιστικές ταχύτητες • Φορείς με μοναδικές ιδιότητες (κινητικότητα, ενεργός μάζα, σκέδαση) • Εξαιρετικός συνδυασμός μηχανικών και θερμικών ιδιοτήτων • Πληθώρα εφαρμογών Επίπεδαγραφενίου, SEM Crosssectionhighlyreduced graphene oxide Amin Salehi-Khojin et al., Advanced Materials 2011

  12. Γραφενιο: hmi-metaλλο • Φορείς συμπεριφέρονται σαν άμαζα φερμιόνια Dirac, αλλά με uf << c : Σημείο Dirac Ε(K) γραμμική διασπορά 0 Σχετικιστική ενέργεια

  13. Μηδενικο ενεργειακο χασμα: Πειραματικη επαλΗθευση ARPES: AngleResolvePhotoemissionSpectroscopy EliRotenburg et al., BerkeleyLab

  14. Ιδιοτητεσφορεων 1.Integer Quantum Hall Effect: παρουσία ισχυρού μαγνητικού πεδίου και σε χαμηλές Τ η αγωγιμότητα Hall : ν=1,2,3,… κβαντισμένο μέγεθος 2.Κlein Paradox: αν δυναμικό που εφαρμόζεται ~ eV τότε Τ≈1 • 3.Μέση ελεύθερη διαδρομή(meanfreepath) μερικά μm • Βαλλιστική διάδοση φορέων

  15. νανολωρΙδεΣγραφενιου Graphene Nanoribbons (GNRs) με άκρα: «unzpipping» CNTs • Στη πραγματικότητα: τα άκρα είναι «μίγμα»armchair & zigzag • Τραχύτητα/ανομοιομορφία  κρίσιμος παράγοντας •  θέλουμε έλεγχο

  16. ΝανολωριδΕΣ: μεταλλικοτηταkaiημιαγωγιμοτητα CaterinaSoldano et al., Centre d’Elaboration de Matériaux et d’Etudes Structurales ScanningTunnelingMicroscope (STM) lithography

  17. TRANSISTORS FET (Field- Effect Transistor) Θέλουμε: γρήγορη ανταπόκριση ξεκάθαρο On/off μη-μηδενικό 4.Φορείς μεγάλη κινητικότητα, μ ΜΟSFET (metal-oxide-semiconductor FET) Γιατί το γραφένιο; μ~15000 Έυκολα ρυθμιζόμενο μέγεθος γέφυρας Υψηλή πυκνότητα ρεύματος Μικρότερο

  18. TRANSISTORS ChineseAcademyofSciences, 2010 FrankSchwierz et al,Nature,2010

  19. ΝανολωριδΕΣ: maγνητιση Spin Spin

  20. Electronics q Spintronics  s SPINTRONICS • Son et al (2006): Εξωτερικό ηλεκτρικό μεδίο ημι-μεταλλικότητα Μεταλλικές καταστάσεις με S +μονωτικές καταστάσεις με S’ • Δυνατή η «χειραγώγιση» spin με ηλεκτρισμό

  21. ΜηχανικΕΣ ιδΙΟτητεΣ Οξείδιο του γραφενίου Α. σκληρό, εύπλαστο, διαφανές και μονωτικό Β. πορώδες, εύθραυστο, αδιαφανές, και μεταλλικό R.Nair et al, Manchester Εύπλαστο Ηλεκτρονικές, οπτικές, και φωνονικές ιδιότητες μπορούν να μεταβληθούν έντονα με παραμορφώσεις Τάση  μεταβολή ενεργειακών ζωνών

  22. ΜηχανικΕΣ – ΘερμικεΣιδιοτητεΣ • Breaking strength ~ 40 N/m  πολύ μεγάλη μηχανική αντοχή • Θερμική αγωγιμότητα (σε Θερμ.δωμ) • Θερμοκρασία τήξης; • Μετάβαση φάσης; Εικόνα TEM από επίπεδα γραφενίου που διπλώθηκαν το ένα πάνω στο άλλο ( Michael V. Lee et al., International Center for Materials Nanoarchitectonics)

  23. Σύγκριση κ και μετροYoungγραφενιου με ΑλλαυλικΑ

  24. GBMs (Graphene Based Materials)

  25. Το γραφένιο είναι ένα υλικό το οποίο βρίσκεται στις ζωές μας εδώ και δέκα χρόνια, και με δεδομένο το επιστημονικό ενδιαφέρον, θα είναι για πολλά χρόνια ακόμη…!

  26. ……!

  27. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. O.V.Yazyev, Rep. Prog. Phys. 73 , 056501,(2010) 2. A. K. Geim ,Science 324, 1530 (2009) 3. A. H. Castro Neto et al.,Rev. Mod. Phys.,81,109,(2009) 4. Y.Sun et al., Energy Environ. Sci., 4, 1113 , (2011) 5. L.Tsetseris and T.Pandelides,Appl. Phys. Lett. 99, 143119 (2011) 6.Xiaolin Li et al., Science319 ,122, (2008) 7.C.Soldano et al., ScienceDirect, 48, 2127 (2010) 8.Changyao Chen et al., , Columbia University, 10.6, 2009 . 9.FengnianXia et al., IBM Thomas J. Watson Research Center 10. Yasushi Iyechika,Sci. & Techn. Tr., 5,76, 2010 11.http://english.cas.cn/ST/BR/br_progress/201010/t20101009_59695.shtml 12. http://large.stanford.edu/courses/2011/ph240/li2/ 13.http://spectrum.ieee.org/semiconductors/materials/graphene-electronics-unzipped/0 14. http://www.nano.org.uk/news/1581/

More Related