– в определённых условиях у графена активируется ещё одна способность, которая позволяет ему «залечивать» «дырки» в своей кристаллической структуре в случае её повреждений;

Слайд 3

Что же такое двумерные материалы?

В 2010 году Нобелевская премия по физике была вручена Андрею Гейму и Константину Новосёлову за открытие структуры толщиной в один атом. Это самое тонкое в мире вещество представляет собой плоскую сетку из шестиугольников — «пчелиных сот», — в вершинах которых расположены атомы углерода, каждый в окружении трёх соседей. (Двумерные (2D) материалы представляют собой кристаллические материалы, состоящие из одного слоя атомов). До этого считалось, что получить подобную сетку на практике невозможно. Так, советский физик Лев Ландау, тоже нобелевский лауреат, теоретически доказал, что подобная структура неизбежно свернётся в трубку. Поэтому публикация Гейма и Новосёлова в авторитетном журнале произвела фурор в научном мире.

Слайд 5

Чем же интересен 2D-материал?

Особенностью двумерного материала является то, что все его атомы находятся в поверхностном слое. Все атомы такого материала имеют множество свободных или нескомпенсированных (значит, нет рядом противоположных зарядов такой же величины «висячих”) связей. Данное обстоятельство обуславливает, во-первых, появление у двумерных материалов исключительных (фантастических) свойств, не характерных обычным – трехмерным материалам. Во-вторых, за счет модификации поверхности двумерного материала возможно изменение его свойств и функций.

Следует также отметить, что исключительные свойства двумерного материала исчезают при появлении второго и последующих слоев. В таком случае данный материал становится трехмерным.
В настоящее время учеными получены следующие двумерные материалы:

– графен,

– графан,

– борофен,

– силицен,

– фосфорен,

– германен,

– станен,

– плюмбен,

– двумерный оксид меди,

– двумерный нитрид бора

Рассмотрим каждый материал отдельно:

Слайд 6

· Графен

Графен. Открытие графена:

Графен – это двумерная аллотропная форма углерода, в которой объединённые в гексагональную кристаллическую решётку атомы образуют слой толщиной в один атом. Атомы углерода в графене соединяются между собой sp²-связями. Графен в буквальном смысле представляет собой материю, ткань.

Графен был получен двумя британскими учеными российского происхождения Константином Новоселовым и Андреем Геймом, работающими в Университете Манчестера. Для получения графена ученые использовали подручные материалы – кусок графита и обычный скотч. Ученые нанесли на липкую ленту небольшое количество графита, после чего ее много раз склеивали и расклеивали ленту, каждый раз разделяя (отшелушивая) вещество пополам. Эти действия ученые проводили до тех пор, пока от образца графита не остался один, последний – прозрачный слой – графен, который переносили на подложку. Данный способ получения графена именуется методом “отшелушивания”.

Слайд 7

Объяснение рисунка: Рассмотрим рисунок. На нем видно как можно сделать графен. Для этого нам нужен скотч, графитовая крошка (карандаш) и гладкая поверхность, например, стекло. 1. Наносится на клейкую поверхность скотча графит равномерным слоем и прижимается к стеклу. 2. Затем скотч аккуратно снимается и на стекле остаются слоистые структуры из графита. Невооруженным глазом их увидеть сложно, но если посмотреть в электронный сканирующий микроскоп, то можно обнаружить пластинки настоящего графена. Когда мы отрываем скотч, мы разрушаем и без того слабые (ванн-дер-ваальсовы) связи между слоями графита и создаем пластинки толщиной в один атом.

Слайд 8

Свойства и преимущества графена:

– графен является самым прочным материалом на Земле. В 300 раз прочнее стали. Лист графена площадью в один квадратный метр и толщиной, всего лишь в один атом, способен удерживать предмет массой 4 килограмма. Благодаря двумерной структуре графена, он является очень гибким материалом, что позволяет использовать его, например, для плетения нитей и других верёвочных структур. При этом тоненькая графеновая «верёвка» по прочности будет аналогична толстому и тяжёлому стальному канату;

– в определённых условиях у графена активируется ещё одна способность, которая позволяет ему «залечивать» «дырки» в своей кристаллической структуре в случае её повреждений;

– графен обладает высокой электропроводностью, электроемкостью, теплопроводностью;

12 3 4 Следующая ⇒