Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не следует путать с графена , графема или Графан .
Graphyne- п сорта, где п указывает количество углерод-углеродных тройных связей в связи между двумя смежными шестиугольниками. Графин - графин-1; графдиин - это графин-2.

Графановы является аллотропом из углерода . Его структура один атом толщиной плоские листы и зр зр 2 -bonded атомов углерода , расположенные в кристаллической решетке. Его можно рассматривать как решетку бензольных колец, соединенных ацетиленовыми связями. В зависимости от содержания ацетиленовых групп графин можно рассматривать как смешанную гибридизацию, sp n , где 1 <n <2, [1] [2] и, таким образом, отличается от гибридизации графена (считающегося чистым sp 2 ) и алмаза (чистого sp 3 ).

Существование графина предполагалось до 1960 г. [3] и привлекло внимание после открытия фуллеренов .

Хотя они еще не синтезированы, периодические структуры графина и их аналоги из нитрида бора показали себя стабильными на основе расчетов из первых принципов с использованием кривых дисперсии фононов и ab-initio расчетов при конечной температуре и квантово-механической молекулярной динамики. [4]

Структура [ править ]

Графин еще предстоит синтезировать в значительных количествах для изучения, но с помощью компьютерных моделей ученые смогли предсказать некоторые свойства вещества на основе предполагаемой геометрии решетки. Предлагаемые структуры графина являются производными от вставки ацетиленовых связей вместо одинарных углерод-углеродных связей в решетке графена. [5] Теоретически графин существует в нескольких различных геометриях. Это разнообразие связано с множественным расположением sp- и sp2-гибридизированного углерода. Предложенные геометрические формы включают в гексагональную структуру кристаллической решетки и прямоугольную решетчатую структуру . [6]Было выдвинуто предположение, что для конкретных приложений он предпочтительнее графена из-за потенциала конусов Дирака, зависящих от направления. [7] [8] Из теоретических структур прямоугольная решетка 6,6,12-графина может иметь наибольший потенциал для будущих приложений.

Свойства [ править ]

Модели графина показывают, что у него есть потенциал для конусов Дирака на его атомах углерода с двойной и тройной связью. Из-за конусов Дирака на уровне Ферми существует единственная точка, в которой зона проводимости и валентная зона пересекаются линейным образом. Преимущество этой схемы состоит в том, что электроны ведут себя так, как будто у них нет массы, что приводит к энергии, пропорциональной импульсу электронов. Как и графен, гексагональный графин имеет электрические свойства, которые не зависят от направления. Однако из-за симметрии предложенного прямоугольного 6,6,12-графина электрические свойства будут изменяться в разных направлениях в плоскости материала. [6] Эта уникальная особенность симметрии позволяет графинусамодопирование означает, что он имеет два разных конуса Дирака, лежащих немного выше и ниже уровня Ферми. [6] Эффект самолегирования 6,6,12-графина можно эффективно регулировать путем приложения внешней деформации в плоскости. [9] Образцы графина, синтезированные на сегодняшний день, показали температуру плавления 250-300 ° C, низкую реакционную способность в реакциях разложения с кислородом, теплом и светом. [5]

Возможные приложения [ править ]

Зависимость от направления 6,6,12-графина может позволить создать электрическую решетку в наномасштабе. [10] Это может привести к разработке более быстрых транзисторов и электронных устройств нанометрового размера. [6] [11] [12]

Graphdiyne [ править ]

Сообщалось о синтезе графдина в виде пленки толщиной 1 мм на поверхности меди. [13] Графдиин должен обладать структурой, подобной нанопленке, с треугольными и равномерно распределенными порами, формируя таким образом нанопористую мембрану. В связи с эффективным размером его пор, который почти совпадает с ван - дер - Ваальса радиуса от гелия атома, graphdiyne может вести себя как идеальный двумерной мембраны для гелия химического и изотопного разделения. [14] Было предложено применение мембраны на основе графдина в качестве эффективного двумерного сита для технологий фильтрации и очистки воды. [15]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Heimann, RB; Евсвуков, С.Е .; Кога, Ю. (1997). «Аллотропы углерода: предлагаемая классификационная схема на основе валентно-орбитальной гибридизации». Углерод . 35 (10–11): 1654–1658. DOI : 10.1016 / S0008-6223 (97) 82794-7 .
  2. ^ Еняшин, Андрей Н .; Ивановский, Александр Л. (2011). «Аллотропы графена». Physica Status Solidi B . 248 (8): 1879–1883. Bibcode : 2011PSSBR.248.1879E . DOI : 10.1002 / pssb.201046583 .
  3. ^ Балабан, AT; Rentia, CC; Чупиту, Э. (1968). Преподобный Рум. Чим. 13: 231
  4. ^ Озчелик, В. Онгун; Чирачи, С. (10 января 2013 г.). «Размерная зависимость стабильности и электронных свойств α-графина и его аналога нитрида бора». Журнал физической химии C . 117 (5): 2175–2182. arXiv : 1301,2593 . DOI : 10.1021 / jp3111869 .
  5. ^ а б Ким, Bog G .; Чхве, Хён Джун (2012). «Графин: гексагональная углеродная сеть с универсальными конусами Дирака». Physical Review B . 86 (11): 115435. arXiv : 1112.2932 . Bibcode : 2012PhRvB..86k5435K . DOI : 10.1103 / PhysRevB.86.115435 .
  6. ^ a b c d Дюме, Belle (1 марта 2012 г.). "Может ли графин быть лучше графена?" . Мир физики . Институт физики .
  7. ↑ Малко, Даниэль; Нейсс, Кристиан; Виньес, Франческ; Гёрлинг, Андреас (24 февраля 2012 г.). «Конкуренция за графен: графины с зависимыми от направления конусами Дирака» (PDF) . Phys. Rev. Lett. 108 (8): 086804. Bibcode : 2012PhRvL.108h6804M . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.108.086804 . PMID 22463556 .  
  8. ^ Schirber, Майкл (24 февраля 2012). «Фокус: графин может быть лучше, чем графен» . Физика . 5 (24): 24. Bibcode : 2012PhyOJ ... 5 ... 24S . DOI : 10.1103 / Physics.5.24 .
  9. ^ Ван, Гаосюэ; Си, Минсу; Кумар, Ашок; Панди, Равиндра (26 мая 2014 г.). «Деформационная инженерия конусов Дирака в графине». Письма по прикладной физике . 104 (21): 213107. Bibcode : 2014ApPhL.104u3107W . DOI : 10.1063 / 1.4880635 .
  10. ^ Сабир, Debjyoti (2 марта 2012). «Новый материал графин может составить серьезную конкуренцию графену» . techie-buzz.com .
  11. ↑ Картрайт, Дж. (1 марта 2012 г.). «Графин может быть лучше графена» . news.sciencemag.org . Архивировано из оригинального 2 -го октября 2012 года.
  12. ^ "Графин лучше, чем графен?" . Материалы сегодня . 5 марта 2012 г.
  13. ^ Ли, Госин; Ли, Юлянь; Лю, Huibiao; Го, Янбинь; Ли, Юнцзюнь; Чжу, Даобэнь (2010). «Архитектура графдиновых наноразмерных пленок». Химические коммуникации . 46 (19): 3256–3258. DOI : 10.1039 / B922733D . PMID 20442882 . 
  14. ^ Бартоломей, Массимилиано; Кармона-Новильо, Эстела; Эрнандес, Марта I .; Кампос-Мартинес, Хосе; Пирани, Фернандо; Джорджи, Джакомо (2014). "Graphdiyne Pores:" специальные "отверстия для приложений разделения гелия". Журнал физической химии C . 118 (51): 29966–29972. arXiv : 1409.4286 . DOI : 10.1021 / jp510124e .
  15. ^ Бартоломей, Массимилиано; Кармона-Новильо, Эстела; Эрнандес, Марта I .; Кампос-Мартинес, Хосе; Пирани, Фернандо; Джорджи, Джакомо; Ямасита, Коичи (2014). «Барьер проникновения воды через поры графинов: предсказания из первых принципов и оптимизация силового поля». Журнал физической химии Letters . 5 (4): 751–755. arXiv : 1312,3179 . DOI : 10.1021 / jz4026563 .