ग्राफीन र यसको प्रयोग। ग्राफिक को खोज। आधुनिक संसार मा नैनो

हालै, विज्ञान र प्रविधिमा एक नयाँ क्षेत्र उदय भएको छ, जसलाई नैनो भनिन्थ्यो। यस अनुशासनको लागि संभावनाहरू मात्र विशाल होइनन्। तिनीहरू भव्य छन्। "नानो" नामक एक कण कुनै मानको एक बिलियन बराबरको मान हो। यस्तो आयामहरू केवल परमाणु र अणुहरूको आयामहरूको तुलनामा हुन सक्छ। उदाहरणको लागि, एक अरबौं मीटर एक नैनोमीटर भनिन्छ।

विज्ञानको नयाँ क्षेत्रको मुख्य दिशा

नैनोले उनहरूलाई बुझाउँछ जुन अणु र परमाणु को स्तर मा कुरा हेरफेर गर्दछ। यस सन्दर्भ मा, विज्ञान को यस क्षेत्र को आणविक प्रौद्योगिकी पनि भनिन्छ। यसको विकासको लागि के हो? आधुनिक संसारमा नैनो रिचर्ड फेनमानले व्याख्यानको लागी धन्यवाद दिए । यो मा, वैज्ञानिकले साबित गर्यो कि सीधा सृष्टिहरु लाई ईमाणमा बाट चीज बनाउन को लागी।

सबै भन्दा सानो कणहरूको कुशल हेरफेरको लागी उपकरण को एक समूह भनिन्छ। यो एक आणविक नैनोमोकेन हो, जसको साथ तपाई कुनै पनि संरचना बनाउन सक्नुहुन्छ। उदाहरणको लागि, एक प्राकृतिक संयोजक एक रिबोसोम भनिन्छ, जुन जीवित जीवहरुमा प्रोटीन संश्लेषण गर्दछ।

आधुनिक संसारमा नैनो केवल ज्ञानको अलग क्षेत्र होइन। उनीहरूले धेरै मौलिक विज्ञानसँग सम्बद्ध अनुसन्धान क्षेत्रको विस्तृत क्षेत्रलाई प्रतिनिधित्व गर्छन्। तिनीहरूमध्ये भौतिकी, रसायन शास्त्र र जीवविज्ञानहरू छन्। वैज्ञानिकहरूको अनुसार, यी विज्ञानहरूले आगामी नैनो टेक्नोलोजिकल क्रांतिको पृष्ठभूमिमा विकासको लागि सबैभन्दा शक्तिशाली प्रभाव पाउँछ।

अनुप्रयोगको दायरा

मानव गतिविधिको सबै क्षेत्रहरू सूचीबद्ध गर्नुहोस्, जहाँ आज नैनो प्रयोग गरिन्छ, धेरै प्रभावकारी सूचीको कारण असम्भव छ। यसकारण, विज्ञानको यस क्षेत्रको सहयोगले निम्न उत्पादन गर्दैछ:

- कुनै पनि जानकारीको सुपर-घन रेकर्डिङका लागि डिजाईन गरिएका यन्त्रहरू;
- विभिन्न भिडियो उपकरण;
- सेन्सर, सौर कोशिकाहरू, अर्धचालक ट्रांजिस्टरहरू;
- सूचना, कम्प्युटिङ र सूचना प्रविधिहरू;
- नानोनोमप्रिंटिंग र नैनोथोग्राफी;
- ऊर्जा भण्डार गर्न सेलहरू, र सेलहरूलाई ईन्धन गर्न डिजाइन गरियो;
- रक्षा, अन्तरिक्ष र विमानन अनुप्रयोगहरू;
- bioinstrumentary।

नैनो को रूप मा यस्तो वैज्ञानिक क्षेत्र मा, रूस मा, संयुक्त राज्य, जापान र धेरै यूरोपीय देशहरु मा, हरेक साल अधिक धन को आवंटित गरिन्छ। यो अनुसन्धान को यस क्षेत्र को विकास को लागि व्यापक संभावनाहरु को कारण हो।

रूस मा नैनो लक्ष्य लक्षित संघीय कार्यक्रम को अनुसार विकास गर्दै छन्, जो न केवल ठूलो वित्तीय लागत प्रदान गर्दछ, तर डिजाइन र अनुसन्धान को एक ठूलो मात्रा मा पनि। कार्य सेटहरू महसुस गर्न, राष्ट्रिय र अन्तर्राष्ट्रिय निगमहरूको स्तरमा विभिन्न वैज्ञानिक र टेक्नोलोजिकल परिसरहरूको प्रयास संयुक्त।

नयाँ सामग्री

नैनोले वैज्ञानिकहरूले एक हीरा भन्दा कडा कार्बन प्लेट उत्पादन गर्न अनुमति दिए, जसको मोटाई केवल एक परमाणु हुन्छ। यसमा graphene छ। यो सम्पूर्ण ब्रह्माण्डमा ती थोरै र सबैभन्दा टिकाऊ सामग्री हो, जसले सिलिकन कम्प्यूटर चिप्स भन्दा धेरै बिजुलीलाई अनुमति दिन्छ।

ग्राफेन को खोज एक सच्चा क्रांतिकारी घटना मानिन्छ जसले हामीलाई हाम्रो जीवनमा धेरै परिवर्तन गर्न दिन्छ। यो सामग्रीमा त्यस्ता अनौठो भौतिक गुणहरू छन् जुन यसले मौलिक रूपमा विचार र वस्तुहरूको प्रकृतिको व्यक्तिको विचारलाई परिवर्तन गर्दछ।

खोज को इतिहास

ग्राफीन दुई-आयामी क्रिस्टल हो। यसको ढाँचा एक हेक्सागोनल लेटिस हुन्छ जसमा कार्बन परमाणुहरू छन्। ग्राफीन को सैद्धांतिक अध्ययन यसको वास्तविक नमूने उत्पादन भन्दा लामो समय सुरु भयो, किनभने यो सामग्री तीन-आयामी ग्रेफाइट क्रिस्टलको निर्माणको आधार हो।

1 9 47 को सुरुवात पछि पी .भोलले ग्राफिनेटको केही विशेषताहरूलाई संकेत गरे, यसको सार्थक साबित भएको छ कि यसको ढाँचा धातुको अनुरूप छ, र केही विशेषताहरू अल्ट्रायरेलेटिटिस्टिक कणहरू, न्यूट्रिनोस र फोरलेस फोन्सहरू हुन्। यद्यपि, नयाँ सामग्रीमा केही महत्त्वपूर्ण मतभेदहरू छन् जसले यसलाई आफ्नो प्रकृतिमा अद्वितीय बनाउँछ। तर यी निष्कर्षहरूको पुष्टि केवल 2004 मा प्राप्त भएको थियो, जब कन्स्टान्टिन नोनोसोभोभ र आन्देई गीमले पहिलो राज्यमा कार्बन प्राप्त गरे। यो नयाँ पदार्थ, जुन graphene भनिन्थ्यो, र वैज्ञानिकहरु को एक प्रमुख खोज भयो। यस वस्तुलाई पेंसिलमा फेला पार्नुहोस्। यसको ग्रेफाइट कोरमा graphene को धेरै परतहरू छन्। पेन्सिलले पेपरमा कसरी चिह्न छोड्छ? तथ्य यो छ कि, तहहरूको अवस्थित तहको शक्तिको बावजूद, तिनीहरूको बीच धेरै कमजोर बांडहरू छन्। तिनीहरू कागजको साथ सम्पर्कमा आउँदा विनाश गर्न धेरै सजिलो हुन्छन्, लेख्दा एक ट्रेस छोडेर।

नयाँ सामग्रीको प्रयोग

वैज्ञानिकहरूको अनुसार, ग्राफेनको आधारमा सेन्सरहरूले विमानको शक्ति र अवस्थाको विश्लेषण गर्न, साथै भूकम्पको भविष्यवाणी गर्न सक्षम हुनेछन्। तर जब मात्र त्यस्ता अत्यन्त गुणहरू भएका सामग्री प्रयोगशालाहरूको पर्खालहरू छोड्छन् मात्र, यो स्पष्ट हुन्छ कि यस वस्तुको व्यावहारिक अनुप्रयोगको विकास कसरी जान्छ। आज सम्म , रसायनज्ञ, भौतिकी, र इलेक्ट्रोनिक्स ईन्जिनियरहरू पहिले नै ग्राफिक को अनोखा क्षमताहरूमा रुचि राख्दछन्। आखिर, यस सामाग्री को केहि ग्राम फुटबल मैदान को बराबर एक क्षेत्र को कवर गर्न सक्छन्।

ग्राफीन र यसको प्रयोग सम्भावित हल्का उपग्रहहरू र विमान निर्माणमा सम्भव छन्। यस क्षेत्रमा, नयाँ सामग्री कार्बन फाइबरहरूको समग्र सामग्रीमा बदल्न सक्षम छ । ट्रांजिस्टरमा सिलिकनको सट्टा नैनोस्बर्टन्स प्रयोग गर्न सकिन्छ, र प्लास्टिकमा यसको परिचयले यसलाई विद्युत चालकता दिन्छ।

ग्राफिने र यसको आवेदन सेन्सरको निर्माणमा पनि विचार गरिन्छ। यी यन्त्रहरू, नवीनतम सामग्रीको आधारमा, सबैभन्दा खतरनाक अणु पत्ता लगाउन सक्षम हुनेछन्। तर कहिलेकाहीं विद्युत ब्याटरको उत्पादनमा नैनोस्बर्टन्सबाट पाउडरको प्रयोग उनीहरूको प्रभावकारिता बढ्ने गर्दछ।

ग्राफिने र यसको अनुप्रयोग optoelectronics मा विचार गरिन्छ। नयाँ सामग्रीबाट धेरै हल्का र टिकाऊ प्लास्टिक हुनेछ, कन्टेनरहरू जसले धेरै हप्तासम्म तातो उत्पादन राख्न अनुमति दिन्छ।

ग्राफीन को प्रयोग एक पारदर्शी प्रवाहकीय कोटिंग को निर्माण को लागी पनि मानिन्छ, जसलाई मनिटर, सौर कोशिकाओं र windmills को यांत्रिक प्रभावहरु लाई मजबूत र अधिक प्रतिरोधी को लागी आवश्यक छ।

एक नैनोमेन्टको आधारमा, उत्कृष्ट खेल उपकरण, मेडिकल प्रत्यारोपण र सुपरकैपेसरहरू प्राप्त गरिनेछ।

साथै ग्राफेन र यसको आवेदन सम्बन्धित छ:

- उच्च आवृत्ति उच्च शक्ति इलेक्ट्रोनिक उपकरण;
- कृत्रिम झिल्लीहरु जुन जलाशय मा दुई तरल पदार्थ अलग गर्दछ;
- विभिन्न सामग्रीको चालकतामा सुधार गर्नुहोस्;
- कार्बनिक लाइट-उत्सर्जन डायोडहरूमा प्रदर्शन सिर्जना गर्दै;
- त्वरित डीएनए अनुक्रमणिका लागि नयाँ प्रविधिहरू माहिर गर्दै;
- तरल क्रिस्टल डिस्प्लेको सुधार;
- बैलिस्टिक ट्रास्जिस्टरको सिर्जना।

मोटर वाहन उद्योगमा प्रयोग गर्नुहोस्

शोधकर्ताहरूको अनुसार, graphene को विशिष्ट ऊर्जा तीव्रता 65 किलोवाट / किलो। यो आंकडा 47 भन्दा बढी पटक हो जो कि धेरै सामान्य हो आजकल लिथियम आयन ब्याटर। यो तथ्य वैज्ञानिकहरूले चार्जरहरूको नयाँ पीढी सिर्जना गर्न प्रयोग गरे।

ग्राफिनेट-बहुलक ब्याट्रि एक उपकरण हो जसको माध्यमबाट बिजुली ऊर्जा कुशलता सम्भव राखिएको छ। हाल, यो काम धेरै देशहरु को शोधकर्ताहरु द्वारा आयोजित गरिन्छ। स्पेनिश वैज्ञानिकहरूले यस कुरामा महत्त्वपूर्ण सफलता हासिल गरेका छन्। ग्राफीन-पोलिमर ब्याट्री, यसको द्वारा बनाईएको, एक ऊर्जा क्षमता छ जुन वर्तमान ब्याट्रीहरूको लागि समान संख्या भन्दा धेरै पटक उच्च छ। तिनीहरू यसलाई प्रयोग गरेर विद्युतीय गाडीहरू लैजानका लागि प्रयोग गर्छन्। ग्राफिने संकलकले स्थापना गरेको मेशिन हजारौं किलोमिटर बिना रोकिन यात्रा गर्न सक्दछ। जब ऊर्जा स्रोत समाप्त हुन्छ, बिजुली वाहन पुन: चार्ज गर्न, यसले 8 मिनेट भन्दा बढी लाग्दैन।

टचस्क्रिन

वैज्ञानिकहरूले नयाँ र अनौठो चीजहरू सिर्जना गर्दा ग्राफिने पत्ता लगाउँछन्। त्यसोभए, कार्बन नैनोमेन्टले उत्पादनमा यसको आवेदन पाएको छ, जसले ठूलो विकर्णको साथ सेन्सर प्रदर्शन गर्दछ। भविष्यमा, यो प्रकारको लचीलो यन्त्र देखा पर्न सक्छ।

वैज्ञानिकले आयताकार ग्राफिन पाना प्राप्त गरे र यसलाई एक पारदर्शी इलेक्ट्रोडमा परिणत गर्यो। यो उहाँ टच स्क्रीनको अपरेसनमा भाग लिनुहुन्छ, यसको स्थायित्वले यसमा फरक पार्छ, पारदर्शिता वृद्धि, लचीलापन, पर्यावरण मित्रता र कम खर्च।

ग्राफिङ प्राप्त गर्दै

2004 बाट, जब नयाँ नानोमेटिकल पत्ता लगाइएको थियो, वैज्ञानिकहरूले यसलाई प्राप्त गर्नका लागि धेरै तरिकाहरू पाएका छन्। तथापि, यी विधिहरूको सबैभन्दा आधारभूत आधार हो:

- मेकेनिकल एक्सफोलीयेशन;
एक वैक्यूम मा महाकाव्य वृद्धि;
- रासायनिक चरण-टू-चरण ठंडा (CVD प्रक्रिया)।

यी तीनवटा विधिहरू सबैभन्दा सरल हो। मेकिकल एक्सफ्लूलेशनको अवस्थामा ग्राफिनको उत्पादन टाँसेको सतह इन्सुलेट टेपमा विशेष ग्राफाइटको अनुप्रयोग हो। त्यस पछि, आधार, पेपरको पानाको रूपमा, झन्डै र असेंबल सुरु हुन्छ वा वांछित सामग्रीलाई अलग गर्दछ। जब यो विधि प्रयोग गरिन्छ, ग्राफेन उच्चतम गुणस्तरको हो। तथापि, यस्तो कार्यहरू यो नैनोमेन्टको ठूलो उत्पादनको लागि उपयुक्त छैन।

महाकाव्य विकासको तरिका प्रयोग गर्दा, पतली सिलिकन प्लेटहरू प्रयोग गरिन्छ, जसको सतह तह सिलिकन कार्बाइड हो। यसबाहेक, यो सामग्री धेरै उच्च तापमान (1000 कि.मी. सम्म) गरम हुन्छ। रासायनिक प्रतिक्रियाको परिणामस्वरूप, सिलिकन परमाणुहरू कार्बन परमाणुहरूबाट अलग हुन्छन्, जसलाई पहिला बेवास्ता गरिन्छ। नतिजाको रूपमा, शुद्ध ग्राफीन प्लेटमा रहेको छ। यस विधिको हानि धेरै उच्च तापमान प्रयोग गर्ने आवश्यकता हो जुन कार्बन परमाणुहरूको दहन हुन सक्छ।

ग्राफेनको ठूलो उत्पादनको लागि प्रयोग गरिने सबैभन्दा विश्वसनीय र सरल विधि CVD प्रक्रिया हो। यो एक तरिका हो जुन रासायनिक प्रतिक्रिया एक धातु कोटिंग उत्प्रेरक र हाइड्रोकार्बन ग्याँसहरु को बीच हुन्छ।

ग्राफिक कहाँ छ?

आज सम्म, नयाँ नानोमेटिक उत्पादन गर्ने सबैभन्दा ठूलो कम्पनी चीनमा छ। यस निर्माताको नाम Ningbo Morsh टेक्नोलोजी हो। सन् 2012 मा ग्राफिनेको उत्पादन शुरु भएको थियो।

Nanomaterial को मुख्य उपभोक्ता कम्पनी चूङ्गचीङ मोर्सह टेक्नोलोजी हो। ग्राफीन यसको प्रयोग गरेर प्रवाहकीय पारदर्शी फिलिमहरू सिर्जना गर्न को लागी प्रयोग गर्दछ जुन टच प्रदर्शनमा सम्मिलित गरिन्छ।

हालैमा, प्रसिद्ध नोकियाले फोटोसेनिक म्याट्रिक्सको लागि एक पेटेंट जारी गरेको छ। यो तत्वको संरचनामा, अप्टिकल उपकरणहरूको लागि आवश्यक छ, त्यहाँ graphene को धेरै परतहरू छन्। क्यामेरा सेन्सरमा प्रयोग गरिएको यस्तो सामग्री, उनीहरूको फोटोसेन्टिटिटी (1000 पटकसम्म) बढाउँछ। एकै समयमा, बिजुलीको खपतमा कमी छ। एक स्मार्टफोनको लागि एक राम्रो क्यामेरामा ग्राफिने पनि हुनेछ।

घरमा रही

के म घरमा graphene गर्न सक्छु? यो बाहिर निस्कन्छ, हो! तपाईंले भर्खर कम्तीमा 400 डब्ल्यू क्षमताको साथ भान्सा ब्ल्लेन्डर लिन आवश्यक छ, र आयरिश फिजिकिस्ट द्वारा विकसित प्रविधिको पछ्याउनुहोस्।

घरमा कसरी ग्राफिने बनाउन? त्यसो गर्न, 500 मिलीलीटर पानी ब्लेंडर कटोरामा राखिएको छ, कुनै डिटर्जेंट को 10-25 मिलीलीटर र कच्ची स्लेटको 20-50 ग्राम। त्यसपछि यन्त्रले ग्राफ मिनेटको निलम्बनको उपस्थिति सम्म 10 मिनेट सम्म आधा घण्टाको काम गर्नु पर्छ। नतिजा सामाग्री उच्च चालकता हुनेछ, जसलाई यसलाई फोटोकेल इलेक्ट्रोडमा प्रयोग गर्न अनुमति दिइनेछ। रोजगारीको अवस्थामा पनि ग्राफिक गुण गुणस्तर सुधार गर्न सक्षम छ।

Nanomaterial को ओक्साइड

वैज्ञानिकहरू सक्रिय रूपमा अन्वेषण गर्दै छन् र ग्राफिनेको यस्तो ढाँचा, जसले कार्बन ग्रिडको किनारमा भित्र वा अक्सीजन युक्त कार्यात्मक समूहहरू (वा अणुहरू) संलग्न गरेको छ। यो सबसे कठिन नैनोबर्न्स को अक्साइड हो, जो पहिलो दुई-आयामी सामाग्री हो जुन व्यावसायिक उत्पादन को स्तर सम्म पुग्यो। यो संरचनाको नैनोपट्टिहरू र माइक्र्रोटार्कसबाट, वैज्ञानिकले सेन्टीटर नमूनाहरू बनाए।

यसरी, डाइफिलिजियौभिनम कार्बनसँग संयोजनमा ग्राफिने अक्साइड भर्खरै चिनियाँ वैज्ञानिकहरूबाट प्राप्त भएको थियो। यो एक धेरै हल्का सामाग्री हो, जुन एक सेन्टेटर घन जसलाई सानो फूलको प्यानलहरूमा राखिन्छ। तर नयाँ पदार्थ, जसमा ग्राफिने अक्साइड स्थित छ, संसारमा सबैभन्दा ठोस छ।

बायोमेडिकल अनुप्रयोगहरू

ग्राफिने अक्साइडसँग चयनताको एक अद्वितीय गुण छ। यसले यो पदार्थलाई बायोमेडिकल अनुप्रयोग फेला पार्न अनुमति दिन्छ। त्यसैले, वैज्ञानिकहरूको कामको लागि धन्यवाद, यो कैंसरको निदानको लागि ग्राफिनेक्स अक्साइड प्रयोग गर्न सम्भव भयो। यसको विकासको प्रारम्भिक चरणहरूमा घातक ट्यूमर पत्ता लगाउन नैनोमेन्टको अनूठा अप्टिकल र बिजुली गुणहरूलाई अनुमति दिन्छ।

ग्राफिने अक्साइडले औषधि र नैदानिक उत्पादनहरूको लक्षित वितरणलाई पनि अनुमति दिन्छ। यस सामग्रीको आधारमा, sorption biosensors ले यो डीएनएन अणुहरूलाई सिर्जना गर्यो।

औद्योगिक अनुप्रयोग

ग्राफिक अक्साइडको आधारमा विभिन्न sorbents को संक्रमित टेक्नोनिकनिक र प्राकृतिक वस्तुहरू निष्क्रिय गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। यसबाहेक, यो नानोमेटिडले रेडियन्युक्लोड्सलाई सफा गरेर भूमिगत र सतहको पानी, साथसाथै मिट्टीहरू प्रशोधन गर्न सक्छ।

ग्राफीन अक्साइड फिल्टरले सुपर-सफा कोठाहरू प्रदान गर्दछ जहाँ विशेष उद्देश्य इलेक्ट्रोनिक घटकहरू निर्मित हुन्छन्। यो सामग्रीको अद्वितीय गुणहरूले हामीलाई रासायनिक क्षेत्रको सूक्ष्म प्रविधिमा प्रवेश गर्न अनुमति दिन्छ। विशेष गरी, यो रेडियोधर्मी, फैलिएको र दुर्लभ धातुहरु को निकासी हुन सक्छ। त्यसोभए, ग्राफिनेक्स अक्साइडको प्रयोग गरीब अयस्कबाट सुन निकाल्न अनुमति दिन्छ।