กราฟีน ‘วัสดุมหัศจรรย์’ ใหม่ที่สังเคราะห์ขึ้นในห้องปฏิบัติการสองแห่ง

มีการรายงานกระบวนการใหม่ 2 กระบวนการสำหรับการผลิตกราฟีนประเภทต่าง ๆ ซึ่งเป็นอัลโลโทรป 2 มิติของคาร์บอนที่มีพันธะสามตัวในเอกสารอิสระ เอกสารหนึ่งฉบับจากนักวิจัยในสหรัฐอเมริกาและจีนรายงานการสังเคราะห์การทดลองครั้งแรกของผลึกจำนวนมากในรูปแบบที่เสถียรที่สุด ซึ่งอาจนำไปใช้ประโยชน์ได้หลายอย่าง ครั้งที่สอง  จากนักวิจัยในเกาหลีใต้ อธิบายถึงการค้นพบและการสังเคราะห์ 

ที่คาดเดาไม่ได้

มาจนบัดนี้ อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์บางคนไม่มั่นใจถึงการมีอยู่ของกราไฟน์ประเภทที่สองนี้คาร์บอนเป็นที่รู้จักจากความสามารถในการสร้าง ต่างๆ มากมาย เช่น กราไฟต์ เพชร และฟูลเลอรีน โดยสร้างพันธะร่วมกันในรูปแบบต่างๆ ตัวอย่างเช่น กราไฟต์ประกอบด้วยชั้นอะตอมของคาร์บอน 2 มิติ

ที่ยึดเข้าด้วยกันโดยกองกำลังแวนเดอร์วาลส์ ในขณะที่เพชรประกอบด้วยโครงตาข่ายสามมิติลูกบาศก์ กราฟีนโดยพื้นฐานแล้วเป็นชั้นเดียวของอะตอมของคาร์บอนที่ประกอบเป็นกราไฟต์ การคาดการณ์เกี่ยวกับคุณสมบัติของกราฟีนย้อนกลับไปในปี 1962 และเมื่อมันถูกขัดผิวครั้งแรกในปี 2004 

ก็ได้รับการยืนยันว่ามีความแข็งแรง ความคล่องตัวทางอิเล็กทรอนิกส์ ความยืดหยุ่น และคุณสมบัติอื่นๆ ที่น่าทึ่งนักวิจัยคาดการณ์ไว้ก่อนว่ากราฟีน่าจะเสถียรในปี 1987 ซึ่งแตกต่างจากกราฟีนตรงที่มีโครงสร้างกราฟีนที่เป็นไปได้หลายอย่างขึ้นอยู่กับสัดส่วนของพันธะสามและลักษณะการกระจายของกราฟีน

รอบโครงตาข่าย นักวิจัยหลายคนแนะนำว่า กราฟีเนสอาจมีคุณสมบัติที่โดดเด่นในตัวเอง เช่น การนำไฟฟ้าที่มีทิศทางสูงหรือการเคลื่อนที่ของไอออน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับขั้วไฟฟ้าของแบตเตอรี่

วิธีการจากล่างขึ้นบนอย่างไรก็ตาม ก่อนหน้านี้ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างตัวอย่างจำนวนมาก

ของกราฟีนใดๆ เทคนิคการขัดผิวด้วยกลไกที่ใช้ในการผลิตกราฟีนตัวอย่างแรกจากกราไฟต์นั้นไม่สามารถทำได้ เนื่องจากไม่มีวัสดุ 3 มิติใดที่มีชั้นของกราฟีน จำเป็นต้องใช้วิธีการจากล่างขึ้นบนเพื่อสังเคราะห์วัสดุจากโมเลกุลของสารตั้งต้น นักวิจัยหลายคนได้เสนอโปรโตคอล

การสังเคราะห์

สำหรับ ซึ่งคาดว่าจะเป็นไอโซเมอร์ที่เสถียรที่สุด ตัวอย่างเช่น ในปี 1997 นักเคมีด้านวัสดุ แห่งมหาวิทยาลัย ในสหรัฐอเมริกา เสนอว่า สามารถผลิตได้ผ่านเมตาธีซิสของอัลไคน์ นี่คือปฏิกิริยาการควบรวมระหว่างฟีนิลอัลไคน์ บีบ “ผลิตภัณฑ์ร่วม” ขนาดเล็กออกมา และปล่อยให้วงแหวนอะโรมาติกเชื่อมต่อกันด้วยพันธะสาม ปัญหาคือข้อบกพร่องที่ก่อตัวขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้: “ผลิตภัณฑ์ร่วมที่โดยปกติแล้ว

คุณได้รับจากเมทาธีซิสของอัลไคน์ทั่วไปคือ 2-บิวไทน์ ซึ่งเป็นก๊าซที่ฟองออกจากสารละลายและสลายไป” เฮลีย์อธิบาย “ถ้าคุณมีข้อผิดพลาด คุณจะแก้ไขข้อผิดพลาดนั้นได้อย่างไรหากชิ้นส่วนอื่นหายไป”

นักวิทยาศาสตร์ที่นำแห่งมหาวิทยาลัยโคโลราโด สหรัฐอเมริกา แห่งมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์

และเทคโนโลยีชิงเต่า ประเทศจีน ได้แก้ปัญหานี้ด้วยการเพิ่มสารทดแทนที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและระเหยน้อยให้กับส่วนผสมของปฏิกิริยาที่สามารถทำลายพันธะสามได้ มันสามารถทำลายพันธะสามได้ ไม่ว่าจะมีข้อบกพร่องหรือไม่ก็ตาม แต่พันธะที่มีข้อบกพร่องมีพลังงานสูงกว่า ดังนั้นสิ่งเหล่านี้จึงไม่เสถียร

มากกว่า ยิ่งไปกว่านั้น Zhang กล่าวว่า “เมื่อพันธะพลังงานสูงแตกออก พวกมันมีแนวโน้มที่จะสร้างพันธะพลังงานต่ำ”การสร้างและการทำลายพันธะด้วยเหตุนี้ นักวิจัยจึงผลักดันปฏิกิริยาไปสู่ผลิตภัณฑ์ที่สนับสนุนทางอุณหพลศาสตร์ ซึ่งก็คือ γ-graphne ที่เป็นผลึกอย่างสมบูรณ์แบบ นักวิจัยกล่าวว่า

ด้วยความรู้

ที่ดีที่สุด พวกเขาได้ทำการสาธิตครั้งแรกของกราฟีนใดๆ ที่มีลำดับผลึกระยะไกล แม้ว่ากลุ่มอื่นๆ จะเคยรายงานถึงชิ้นส่วนคาร์บอนเล็กๆ ที่มีพันธะสามเฮลีย์ประทับใจกับบทความของทีม ซึ่งตีพิมพ์ในวารสารเขาเชื่อว่าตอนนี้ประตูเปิดกว้างเพื่อค้นหาว่าเนื้อหานี้มีประโยชน์อย่างไร 

“มีการคาดการณ์ทั้งหมดนี้: มันจะเป็นวัสดุที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษ มันจะดีสำหรับแบตเตอรี่เพราะคุณจะสามารถเคลื่อนย้ายลิเธียมไอออนผ่านแบตเตอรี่ได้ ใครจะรู้” เขาพูดว่า. “ใครก็ตามที่ใดก็ตามควรสามารถทำซ้ำสิ่งที่พวกเขารายงานได้ และนั่นถือเป็นจุดแข็งสำหรับฉันในตอนนี้ ในที่สุดคุณก็ได้สาร

ในปริมาณที่มากกว่ามิลลิกรัมย่อย และคุณสามารถเริ่มตรวจสอบคุณสมบัติที่คาดการณ์ไว้ทั้งหมดเหล่านี้ได้อย่างเต็มที่ ”เจฟฟรีย์ มัวร์แห่งมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ เออร์บานา-แชมเพนในสหรัฐฯ เห็นด้วยและเห็นการศึกษาติดตามผลที่ชัดเจนสองเรื่อง: “หนึ่งคือการทำความเข้าใจว่าโครงสร้างที่สมบูรณ์แบบ

หรือใกล้สมบูรณ์แบบนี้เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของจลนพลศาสตร์และอุณหพลศาสตร์ได้อย่างไร – มีบางอย่างที่ลึกซึ้ง คำถามทางกลไกที่หากเข้าใจจะช่วยให้เราสร้างวัสดุประเภทเดียวกันนี้ได้มากขึ้นโดยคาดเดาได้มากขึ้น” เขากล่าว “อย่างที่สองคือการดัดแปลงทางเคมี ซึ่งคุณแนะนำข้อบกพร่องโดยเจตนา

เพื่อสร้างโครงสร้างที่ทำให้เกิดฟังก์ชันใหม่”โครงสร้างที่ไม่คาดคิดกระดาษgraphne ที่สองได้รับการตีพิมพ์ในMatterและรายงานโครงสร้าง ที่คาดไม่ถึงก่อนหน้านี้ ซึ่งประกอบด้วยเครือข่ายของวงแหวนเบนซีนที่เชื่อมต่อกันด้วยวงแหวนแปดสมาชิกที่มีพันธะสามชั้นที่ตึงเครียด มีรายงานครั้งแรกในปี พ.ศ. 2517 

โมเลกุลที่ประกอบด้วยวงแหวนเบนซีนที่เชื่อมต่อกันสองวง และนักวิจัยตัดสินใจที่จะตรวจสอบว่าพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยการเชื่อมโยงหลายตัว ซึ่งสร้างเครือข่ายรูปวงแหวนของวงแหวนเบนซีนที่มีรูพรุนขนาดนาโนเมตรนั้นมีความเสถียรหรือไม่แห่งมหาวิทยาลัย ในเกาหลีใต้กล่าวว่า การสร้างแบบจำลอง

ทางคอมพิวเตอร์พิสูจน์แล้วว่ามีความเสถียร ดังนั้นทีมของเขาจึงเริ่มพัฒนาโปรโตคอลการสังเคราะห์ “เราสร้างตัวกลางจากการสังเคราะห์สารอินทรีย์หกขั้นตอน จากนั้นจึงเริ่มจากขั้นตอนนั้น” เขากล่าว การวิเคราะห์ทางสเปกโทรสโกปีชี้ให้เห็นว่าวัสดุนี้มีแบนด์แกปอิเล็กทรอนิกส์ที่ 1.1 eV นักวิจัยกล่าวว่า

credit: coachwebsitelogin.com assistancedogsamerica.com blogsbymandy.com blogsdeescalada.com montblanc–pens.com getthehellawayfromsalliemae.com phtwitter.com shoporsellgold.com unastanzatuttaperte.com servingversusselling.com