Warum erhielt das Graphem 2010 den Nobelpreis für Physik?

Neben Diamant und Graphit kommt sowohl Kohlenstoff als auch das berühmteste "Element mit unterschiedlichen Kristallen" der Natur vor. Ende des 20. Jahrhunderts entdeckten die Menschen das aufregende neue Kohlenstoffelement mit verschiedenen Kristallen!

Neuer und anderer Kohlenstoffkristall mit nur einem Atom dickem Graphem, bekannt als Graphem. Sowie die verschiedenen Formen von Fullerenen. Fullerene sind Kohlenstoffatome aller Arten großer Moleküle, einschließlich Hohlkugeln, Ovalkugeln und Röhren. Alle diese Materialien haben eine magische Leistung - sie sind besser als Kupfer, die Leitfähigkeit der Festigkeit ist höher als Stahl und der Anteil kleiner als Aluminium.

Graphem

Graphit ist eines der weichsten Mineralien, die im 15. Jahrhundert gefunden wurden. Die Briten werden aus Graphitpulver hergestellt, das mit Ton zu Holzbläsern "Bleistift" gemischt und heute verwendet wird.

Erst 1779 wissen Wissenschaftler, dass Graphit eine Art elementaren Kohlenstoffs ist.

Graphit ist eine Schichtstruktur, Kohlenstoffatome sind in der Schichtschicht in sechs quadratischen Gittern angeordnet. Jedes Kohlenstoffatom in drei kovalenten Bindungen mit anderen Kohlenstoffatomen (Abbildung 1), so dass jedes Kohlenstoffatom der vier äußeren Elektronen einen elektronischen Überschuss aufweist, zu freien Elektronen wird, kann in den Peer-Aktivitäten sein. Bei einer relativ schwachen molekularen Reaktion zwischen Lamellen kombiniert, kann relativ gleiten. Daher ist die gute elektrische Leitfähigkeit und Härte des Graphits sehr gering

Graphem ist eine Graphitschicht, es ist eine perfekte Ebene, Dicke ist die Größe eines Kohlenstoffatoms. Auf dieser Ebene sind sechs Kohlenstoffatome in einem quadratischen Gitter angeordnet (Abbildung 1), zwei benachbarte Kohlenstoffatome haben einen Kernabstand von 0,14 nm.

2010 Nobelpreis für Physik: Was ist ein Graphem?

Da jedes Kohlenstoffatom der vier äußeren Elektronen von drei durch kovalente Bindung fixiert ist, werden die verbleibenden a zu freien Elektronen, so dass das Graphem in seiner Ebene eine zweidimensionale Richtung der elektrischen Leitfähigkeit aufweist.

Graphem ist die Festigkeit des höchsten dem Menschen bekannten Materials, seine Zugfestigkeit von Stahl mehr als 200-mal.

Fulleren

Ein Fulleren ist die hohle Kugel, die ovale Kugel der Kohlenstoffatome oder die Röhren.

Die gebräuchlichsten Kohlenstoff-Fullerene sind 60 (C60), auch als Bucky Balls bekannt. Sie bestehen aus 60 Kohlenstoffatomen, die sechseckig und fünfeckig angeordnet sind. Sie bilden einen "Fußball" (Abbildung 2). Carbon 60 wurde ursprünglich in der Raum, auch vor kurzem in Ruß gefunden.

2010 Nobelpreis für Physik: Was ist ein Graphem?

Fullerene C60, nicht nur viele viel größere Versionen wie C70, C84, sogar C540!

Menschen fanden heraus, dass sich die Kugel- oder Käfigstruktur der Fullerenmoleküle nach außen geöffnet hat und die Innenseite leer ist. Es ist möglich, andere Substanzen in die Kugel einzuführen. Dies kann die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Fullerenmoleküle erheblich verändern.

Wie bestimmte Medikamente in C60, innerhalb einer Kugelhöhle, werden sie zu einem Medikament mit langsamer Freisetzung in alle Körperteile. C60 zur Bekämpfung von HIV / AIDS brachte einen Strahl der Morgendämmerung, C60 fußballförmige chemische Bindungsstruktur, kann sich schnell mit dem HIV verbinden Virus, reduziert Toxin und stoppt die Ausbreitung des HIV-Virus, was Biotech-Pharmaunternehmen dazu ermutigen wird, neue Kohlenstoff-60-Medikamente zu entwickeln. Chemiker haben versucht, diese Isoliermaterialien in allen Arten von Metall, Supraleitung zu machen, Wissenschaftler prognostizieren C540 mögliche Supraleitung bei Raumtemperatur. Fullerene in einmolekularen nanoelektronischen Geräten haben umfangreiche Anwendungsaussichten

Kohlenstoff-Nanoröhren

Kohlenstoff-Nanoröhren sind röhrenförmige Form von Fullerenen und können auch als ein Stück nahtlos gerolltes Graphemrohr angesehen werden (Abbildung 3).

2010 Nobelpreis für Physik: Was ist ein Graphem?

Ein einziger Kohlenstoff-Nanoröhrchen ist dem Menschen von einer der Stärken und Steifigkeiten der höchsten bekannt.

Nur eindimensionale leitfähige Kohlenstoff-Nanoröhren, daher als molekulare Drähte bekannt.

Im Allgemeinen bestehend aus mehreren tatsächlich hergestellten Kohlenstoff-Nanoröhren bis zu Dutzenden von einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren koaxial, Durchmesser von Null einige Nanometer bis zehn Nanometer, Länge von mehreren Millimetern (Abbildung 4).

Sowohl einschichtige als auch mehrschichtige Kohlenstoff-Nanoröhren, Vorder- und Rückseite sind ähnlich halbkugelförmig, die Struktur ähnelt im Wesentlichen der Hälfte von C60, wodurch ganze Röhren zu einer geschlossenen Struktur werden. Daher Kohlenstoff-Nanoröhren und Kohlenstoff-Elemente mit unterschiedlichem Kristallfamilienmitglied.

2010 Nobelpreis für Physik: Was ist ein Graphem?

Nur ein Drittel des Stahls, der Anteil an Kohlenstoff-Nanoröhren und die Zugfestigkeit von Stahl können mehr als das 100-fache erreicht werden, die Kupferleitfähigkeit beträgt mehr als das 1000-fache und die Eigenschaften sowohl der Natur des Metalls als auch des Halbleiters sind a breites Anwendungsspektrum.

Unter Verwendung von Kohlenstoff-Nanoröhren können hochfeste Kohlefasermaterialien und Verbundwerkstoffe hergestellt werden, deren Festigkeit für den Stahl das 100-fache beträgt. Das Gewicht beträgt nur 1/6 des Stahls, der Wissenschaftlern als die Zukunft der Superfasern bekannt ist.

Im Weltraum kann die Verwendung von Kohlenstoff-Nanoröhren aus Satelliten-Schleppleinen nicht nur Strom für den Satelliten liefern, sondern auch gegen hohe Temperaturen beständig sein und nicht verbrannt werden;

Durch die Metallfüllung von Kohlenstoff-Nanoröhren und die anschließende Tropfen der Kohlenstoffschichtkorrosion kann die Leitfähigkeit der Drähte im Nanomaßstab sehr gut sein;

Die Verwendung von Kohlenstoff-Nanoröhren erfolgt als lithium-ionen-batterien. Das positive und negative Material kann erweitert werden. Die akkulaufzeit verbessern die Lade- und Entladeleistung des akkus;

Die Verwendung von Carbon-Nanoröhren als ausgezeichneter Glanz, Fieber, pünktliches Starten der elektronischen Lichtquelle und ein Flachbildschirm ermöglichten das Aufhängen von Fernsehgeräten.

In der Elektronikindustrie mit Kohlenstoff-Nanoröhrentransistoren beträgt das Volumen nur etwa 1/10 des molekularen elektronischen Halbleitergeräts auf Kohlenstoffbasis als Ersatz für einen Computerchip. Dies wird eine neue Revolution der Computer auslösen, 20 bis 30 Jahre Betriebsgeschwindigkeit und die Speicherkapazität könnte hunderttausendmal höher entwickelt werden als die der vorhandenen Computerquantencomputer;

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