Grafen er 3-D såvel som 2-D

Grafen er faktisk et 3-D-materiale såvel som et 2-D-materiale, ifølge en ny undersøgelse fra Queen Mary University of London.

At indse, at det er et 3-D-materiale, er vigtigt for at forstå dets mekaniske egenskaber og for at udvikle nye grafen-baserede enheder.

Ofte hyldet som et 'vidundermateriale', grafen har den højeste kendte termiske og elektriske ledningsevne, er stærkere end stål, lys, fleksibel og gennemsigtig. Dens anvendelser spænder vidt, og for nylig har det vist sig, at den endda kan fungere som en barriere mod myggestik.

I dette studie, offentliggjort i tidsskriftet Fysiske anmeldelsesbreve , forskerne stillede to grundlæggende spørgsmål:i hvilket omfang er grafengrafit, og hvad er den sande tykkelse af grafen?

Til deres overraskelse, de fandt, at 2-D grafen, som er et fladt enkelt lag af kulstofatomer arrangeret i en bikagestruktur, har mange af de samme mekaniske egenskaber som 3-D grafit, som er en naturligt forekommende form for kulstof opbygget af en meget svag stak af mange lag grafen.

De viser, at grafen har samme modstand mod kompression som grafit, og at det er betydeligt tykkere, end man tror.

Hvis tykkelsen af ​​en grafitblok med en tykkelse på 100 lag måles, tykkelsen af ​​et enkelt grafenlag er simpelthen tykkelsen af ​​grafenblokken divideret med 100. Derfor, det er rimeligt at betragte tykkelsen af ​​grafen som 0,34 nm.

Dr. Yiwei Sun, hovedforfatter af undersøgelsen fra Queen Mary University of London, sagde:"Graphen skylder sin tykkelse til en række kemiske bindinger, der stikker ud over og under carbonatomernes 2D-plan. Derfor er grafen virkelig et 3D-materiale, dog med en meget lille tykkelse.

"Ved at anvende konventionel 3-D teori, som har været brugt i omkring 400 år, til 2-D materialer såsom grafen, som har været kendt i 15 år, vi viser, at lignende argumenter gælder for andre såkaldte 2-D materialer, såsom bornitrid og molybdændisulfid. I den forstand 2D-materialer er faktisk alle 3D."

Grafen kaldes ofte for verdens første todimensionelle materiale. Det blev opdaget i 2004 ved at skrælle grafenflager af bulkgrafit (brugt i blyantledninger og smøremidler) ved hjælp af klæbrig tape.

Det betragtes som en del af en ny klasse af 2-D materialer, og det er i øjeblikket modelleret af forskere som et ark af atomer med meget lille dybde, deraf navnet 2-D materiale.