Украинское “корни” графена

Украинское

Графен – одна из алотропних форм углерода, моноатомный слой атомов углерода с гексагональной структурой. Графен открыли в 2004 году Андрей Гейм и Константин Новоселов из Манчестерского университета. За это открытие Гейм и Новоселов были награждены Нобелевской премией по физике за 2010 год. Перспективы в электронике На основе графена уже созданы сверхчувствительные сенсоры (могут обнаруживать присутствие одного электрона), биосенсоры, миниатюрные конденсаторы высокой емкости, швидкодійні элементы энергонезависимой памяти нового поколения, модуляторы излучения, прозрачные сенсорные экраны с диагональю более 80 см. Обнадеживающими являются первые попытки применения графена в медицине (в частности при лечении опухолей).

Фирмой IBM созданы полевые транзисторы на основе графена с быстродействием в 100 ГГц. Однако препятствовать появлению серийных графеновых полевых транзисторов, которые могли бы в перспективе массово заменить кремнійові, стоит отсутствия в графене запрещенной зоны, что делает его вольт-амперную характеристику (зависимость проводимости канала от напряжения на затворе) симметричной относительно нуля напряжения, и затрудняет получение двух состояний, которые можно было бы соотнести логическим “0” и “1”. Запрещенную зону в графене пытаются индуцировать на разный способ, используя гидрогенизований графен (графан), флюорид графена, графеновые нанострічки (зона возникает за счет дополнительного квантования еще за одним направлением), вводя в графен дефекты и напряжения. Однако в целом эта задача еще удовлетворительно не решен.История знаменитого ныне графена началось задолго до того, как британские ученые Андрей Гейм и Константин Новоселов за помощью клейкой ленты получили слой углерода толщиной в один атом. Теоретически свойства подобной “чешуйки” пытались определить много людей, но впервые удалось группе ученых из украинского института теоретической физики НАНУ под руководством профессора, доктора ф.-м.

наук Валерия Гусынина. И когда Гейм и Новоселов стали определять свойства графена, им подсказали, что данная проблема уже решена украинскими теоретиками. Журналист сайта “Ноосфера” попросил Валерия Гусынина рассказать о своих исследованиях.– Валерий Павлович, физики утверждают, что ваша научная группа предсказала теоретические свойства графена еще до того, как его экспериментально получили Гейм и Новоселов. Расскажите, пожалуйста, подробнее. что вы исследовали, какие результаты получили, и на каком этапе к вам обратились Гейм и Новоселов.

– Моя группа занимается физикой высоких энергий, элементарными частицами. В теории поля мы обнаружили интересный механизм, когда за счет присутствия магнитного поля возникает необычный эффект по генерации массы. Мы его назвали магнитный катализ. Для реализации этого эффекта нужны гигантские поля, которые в земных условиях создать невозможно. С другой стороны, мы определили, что на земле этот механизм можно реализовать в так называемых низкоразмерных структурах.

Начали искать подтверждения нашим выкладкам и обратили внимание на две структуры, где есть частицы, похожие на релятивистские. а) среды с надпровідністю и б) графен. Тогда, в начале 2000-х годов, графен еще получен не был. Но теоретические основы его существования были рассмотрены давно, в середине прошлого века, с 1947 года.

Мы рассмотрели модель канадского физика Уоллеса и развили ее.Это была чистая абстракция, никто не верил, что такой материал может существовать. Знаменитый физик Ландау отрицал возможность подобной структуры материала толщиной в один атом. Он брал лист бумаги и показывал, что лист под собственной тяжестью гнулся и обвисав. Но, как оказалось, с графеном ситуация другая. Если тот же лист бумаги смять, он становится гофрированным, в нем возникают ребра жесткости.Нам удалось далеко продвинуться в исследованиях.

В 2002 году мы опубликовали в ведущем мировом физическом журнале Physical Review статью с описанием наших теоретических разработок. Их суть заключалась в том, что в слое графита толщиной в один атом частицы, попавшие в эту структуру, ведут себя не по законам классической физики, а согласно релятивистских законов. В чем разница. В обычном твердом теле энергия частицы пропорциональна ее импульсу в квадрате. А в релятивистской теории энергия пропорциональна импульсу в первой степени.

Именно так, по нашим выводам, должны были вести себя электроны в графене. Это были совершенно удивительные, неправдоподобные результаты. Благодаря им возникло новое направление в науке – релятивистской физики в твердом теле.Когда в 2003 году Гейм и Новоселов получили реальный графен, то в первой опубликованной ими работе они давали совсем другую интерпретацию его свойств – исходя из законов физики твердого тела. Не знаю, кто им подсказал обратить внимание на нашу публикацию, но вскоре от Гейма и Новоселова к нам пришло письмо. Они отказались от своего первоначального трактовки и склонились к нашему, предусмотренного 2002 года.

Более того. Нами были какие-то прогнозируемые свойства и зависимости, их можно было проверить экспериментально. Гейм и Новоселов провели опыты и убедились в нашей правоте. Графенова “колыбель для кошки” – По описаниям опытов Гейма и Новоселова, они фиксировали графеновая чешуйку на подложке из оксида кремния. – Да, сначала они получили графен на подложке.

Потом присоединили контакты и вытравили подкладку, чтобы она не мешала проявлению нужного эффекта. Окись кремния – диэлектрик, он вроде не мешает. Но для чистоты эксперимента от подложки лишились. Чешуйка графена осталась висеть на контактах. И целый ряд опытов показал, что эта частица имеет совершенно необычные свойства.

Среди них были эксперименты, основанные на наших с Сергеем Шараповим теоретических разработках. Они полностью подтвердили наши предсказания. В 2005 году мы опубликовали в Physical Review в одном номере с Геймом результаты наших теоретических исследований графена. Оказалось, что мы имеем дело с новой сущностью, такого среди материалов еще не было.– После этих публикаций были другие ваши совместные с группой Гейма работы. – Так.

Мы описали набор базисных свойств, из которых следовало, что электроны в графене ведут себя совершенно иначе, чем в других материалах. Мы изучали, как графеном поглощается свет. И пришли к выводу, что из него можно делать управляемые переключатели. изменяя напряжение на электродах, легко управлять прозрачностью материала. Как показал Андрей Гейм, один слой графена поглощает столько света, сколько оконное стекло.

С одной стороны, это кажется мало. А с другой, оконное стекло – это миллиарды слоев атомов, в отличие от однослойного графена. И самое важное, что это поглощение можно включать или выключать. В 2007 году были сделаны эксперименты, которые подтвердили наши прогнозы. Их провели несколько научных коллективов.

та же группа Гейма, затем присоединились российская группа Басова и другие.– Чем оказались настолько интересны эти чешуйки графита, что вокруг них в мире поднялся такой шум. – Общее число работ на эту тематику достигло десяти тысяч. А количество ссылок на нашу публикацию 2005 года около пяти сотен. Уже сегодня на базе графена созданы сенсоры, которые могут выявить наличие одной молекулы вещества. Их можно использовать для поиска взрывчатки.

На графеновая плоскость умудряются “сажать” атомы других элементов, полученные материалы имеют необычные свойства. С помощью графена можно хранить водород – такой материал называется графан. Если же на свободные связи графена “посадить” атомы фтора, можно получить материал с очень большим сопротивлением. Исследователи пробуют на графене все доступные технологии. Фирма Самсунг объявила, что в 2012 году собирается сделать сенсорные экраны мобильных телефонов из графена.

Графенова сетка по прочности превышает алмаз, это проверено экспериментально. В нобелевской доклада Гейма приведен пример, что гамак размером метр на метр, сделанный из графена, то есть из сетки толщиной в один атом, выдержит вес кошки. Может, они вернутся…– Сакраментальный вопрос. как сейчас работается физикам в Украине. – Если вы будете на все, что творится вокруг, обращать внимание, то на науку сил и времени не останется.

Надо работать, не смотря ни на что. Теоретикам это все-таки удается, поскольку нам не настолько нужна дорогая аппаратура. Сейчас для ученых мира существуют прекрасные средства коммуникации. Интернет, е-мейл, Скайп.– Насколько наши ученые востребованы в мировом научном процессе. – Один ученый из нашей группы уехал в США, он там уже профессор.

Мы продолжаем переписываться, встречаемся – то здесь, то в Штатах. Говорить о широкий фронт физических исследований в Украине, конечно, сложно. Но в отдельных направлениях позиции украинских теоретиков сильные. У меня работает аспирант, он уже получил приглашение в Англию. Для молодых ученых это полезно.

Там условия жесткие. Может, он потом сюда вернется, обогатившись местным опытом. Сами американцы не очень охотно идут в науку, потому что она не дает быстрого обогащения. Поэтому в научные лаборатории берут много граждан других стран, в том числе из Украины. Они набираются опыта.

Потом, возможно, вернутся в Украину, если здесь будут созданы нормальные условия для науки.– Чем сейчас занимается ваша группа в институте теоретической физики. – Сейчас особое внимание привлекает двухслойный графен. Он является чем-то вроде конденсатора. Можно также создавать транзисторы толщиной в несколько атомных слоев. Мы занимаемся разработкой таких теоретических моделей, где кроме электрического поля включается еще и магнитное.

В мире возникает целая область материаловедения, связанная с графеном. Надеюсь, наши результаты будут востребованы. Анатолий Лемиш Общая характеристика Графен похож по своему строению на отдельный атомный слой в структуре графита – атомы углерода образуют сотовую структуру с сильным межатомным расстоянием 142 нм. Без опоры графен имеет тенденцию сворачиваться, но может быть устойчивым на подкладке. Более того, графен был получен также без подложки в свободном подвешенном состоянии, растянутый на опорах.Гейм и Новоселов получили графен, сдирая графит с подложки слой за слоем.

Им впервые в мире удалось отделить атомарный слой от кристалла графита. Тогда же Гейм с сотрудниками предложили так называемый баллистический транзистор на базе графена. Графен открывает перспективы создания транзисторов и других полупроводниковых приборов с очень малыми габаритами (порядка нескольких нанометров). Уменьшение длины канала транзистора приводит к изменению его свойств. В наномире усиливается роль квантовых эффектов.

Электроны перемещаются каналом балістично, как волна де Бройля, а это уменьшает количество столкновений и, соответственно, повышает энергоэффективность транзистора. Графен можно представить в виде “развернутой” углеродной нанотрубки. Повышенная мобильность электронов переводит его в разряд самых перспективных материалов для наноэлектроники. Особенностью графена является его зонная структура с законом дисперсии, по форме аналогичный закону дисперсии релятивистских квантовых частиц. Элементарные возбуждения в графене описываются уравнениями аналогичными уравнению Дирака.

Поскольку с момента получения графена прошло немного времени, его свойства пока изучены не очень хорошо. Но первые интересные результаты экспериментов уже есть.http://www.noos.com.ua/ua/.

Похожие Новости

  • Россия разместит новые средства ПВО на севере КыргызстанаРоссия разместит новые средства ПВО на севере Кыргызстана Новости - 2020-02-14 Россия разместит новые средства ПВО на севере КыргызстанаРоссия планирует разместить новое оборудование противовоздушной и противоракетной обороны и беспилотники на своей авиабазе возле города Кант на севере Кыргызстана, сообщил заместитель начальника Генштаба вооруженных сил Кыргызстана Нурлан Киришеев. Россия от 2003 года использует в Кыргызстане как свою авиабазу Кант – военный аэродром в Чуйской области за 20 километров на восток от Бишкека – и […]
  • О дискуссии с Зеленским, депутатский «спам» и президентские амбиции: интервью с Дмитрием РазумковымО дискуссии с Зеленским, депутатский «спам» и президентские амбиции: интервью с Дмитрием Разумковым Новости - 2020-05-17 О дискуссии с Зеленским, депутатский «спам» и президентские амбиции: интервью с Дмитрием РазумковымОстрый ум от отца-политолога, великолепная память и умение держаться в кадре от мамы-актрисы. И чем Дмитрий Разумков осторожен в словах, тем сильнее впечатление, что со временем должность руководителя парламента он захочет сменить на другую, и это не кресло мэра Киева. Он говорит, что не принимает непосредственного участия в Минском процессе, что […]
  • Пьяный сын Порошенко подпевал русскому рэперу Face в ночном клубе Лондона (Видео)Пьяный сын Порошенко подпевал русскому рэперу Face в ночном клубе Лондона (Видео) Во время выступления известного российского рэпера Face в Лондоне заметили сына бывшего президента Украины Михаила Порошенко. Видео опубликовал нардеп от фракции «Слуга народа» Александр Дубинский. На нем видно, как Михаил Порошенко, поднялся на сцену, после чего Face прокричал «русские в Лондоне». У юноши на видео несколько нарушена координация движений, вероятно он был пьян. «Между тем, концерт рэпера Face состоялся 21.02», - написал Дубинский акцентируя, что […]
  • “Red Hot Chili Peppers” взорвут НСК “Олимпийский”“Red Hot Chili Peppers” взорвут НСК “Олимпийский” // Шоу культовой американской группы обещает стать найвибуховішою событием этого года Вот уже много лет украинские фаны американской группы "Red Hot Chili Peppers" мечтают, чтобы музыканты наконец посетили Украину. 25 июля этого года на стадионе "Олимпийский" мечты самых преданных поклонников "перцев" таки сбудутся. В рамках гастрольного тура в поддержку своего нового альбома "im With You Red Hot Chili Peppers" дадут один концерт в Украине. Многие музыкальные критики уже […]
  • Во Львове будут судить работницу банка, которая присвоила себе чужие деньгиВо Львове будут судить работницу банка, которая присвоила себе чужие деньги Новости - 2017-06-08 Во Львове будут судить работницу банка, которая присвоила себе чужие деньгиПрокуратура Львовской области направила в суд уголовное производство в отношении старшего кассира отделения одного из банков в городе Львове по подозрению в совершении уголовного правонарушения, предусмотренного ч. 5 ст. 191 (присвоение чужого имущества, которое было вверено лицу, в особо крупных размерах, по предварительному сговору группой лиц), ч. 1 ст. 200 (подделка […]
  • Уильям Тейлор об открытии дела против Байдена: «Украине следует быть очень осторожной»Уильям Тейлор об открытии дела против Байдена: «Украине следует быть очень осторожной» Новости - 2020-03-01 Уильям Тейлор об открытии дела против Байдена: «Украине следует быть очень осторожной»«Я надеюсь, что эта ситуация не повредит двухпартийной поддержке. Надеюсь, ее рассмотрят как нормальную процедуру правоохранительных органов. Но Украина должна быть очень осторожной, чтобы не поставить под угрозу двухпартийную поддержку», – сказал Тейлор в комментарии украинской службе «Голоса Америки». «Я говорил своим украинским друзьям снова и снова, что […]
  • На Львовщине цыганка заставляла женщину попрошайничать почти два годаНа Львовщине цыганка заставляла женщину попрошайничать почти два года Новости - 2019-02-22 На Львовщине цыганка заставляла женщину попрошайничать почти два годаАнна родилась в Бориславе и до трех жила с мамой. Мама болела, поэтому девочка оказалась в детском доме. Когда Анне виплвнилось 15 лет - мать умерла. Я получила образование бармена-официанта. Впоследствии познайомилас со своим мужем. Мы жили в гражданском браке, потом поженились, родился сын. Жили с мужем в деревне в Турковском районе. Примерно через год поссорились. Я вернулась […]
  • Участники боевых действий будут представлять Львовщину на соревнованиях «Кубок Героев»Участники боевых действий будут представлять Львовщину на соревнованиях «Кубок Героев» Новости - 2017-11-29 Участники боевых действий будут представлять Львовщину на соревнованиях «Кубок Героев»На днях в зале Львовской областной универсальной научной библиотеки состоялся областной турнир по интеллектуальным видам спорта - шахматам и шашкам среди участников боевых действий Львовщины. Об этом сообщили в пресс-службе ЛОГА. Победители соревнований боролись за право представлять Львовскую область в финальных соревнованиях Кубок Героев, который вскоре […]
  • Соцнормы пользования газом снизят на 25%?Соцнормы пользования газом снизят на 25%? Новости - 2017-08-23 Соцнормы пользования газом снизят на 25%?Социальные нормы пользования газоснабжением могут быть снижены на 25%, соответствующий вопрос внесен в повестку дня заседания Кабинета министров Украины. Об этом пишет FINANCE. Согласно с проектом решения при наличии газовой плиты и централизованного горячего водоснабжения норму предлагается снизить с 4,4 до 3,3 куб. м на одного человека в месяц. В случае отсутствия централизованного горячего водоснабжения и […]
  • На Львовщине парень сгорел от поражения током на крыше грузового поездаНа Львовщине парень сгорел от поражения током на крыше грузового поезда Новости - 2018-07-10 На Львовщине парень сгорел от поражения током на крыше грузового поездаВ Буском районе Львовской области от поражения током погиб 20-летний мужчина. Как сообщили в департаменте гражданской защиты Львовской ОГА, 9 июля, в 10. 24, на электровозе грузового поезда, который стоял на станции Ожидов Буского района, был смертельно травмирован электрическим током контактной сети 20-летний житель с. Ясенив Бродовского района. Причины и обстоятельства […]
  • Жители Львова жалуются на известного провайдераЖители Львова жалуются на известного провайдера Новости - 2018-08-01 Жители Львова жалуются на известного провайдераК “ Электронной книги жалоб Украины” написала наша читательница Мария, которая жалуется на качество ее услуг провайдера. Хотелось бы пожаловаться на качество услуг провайдера Линку в Львове. Связь плохого качества, каждые полгода пропадает и очень трудно получить качественную тех. поддержку. На горячую линию дозвона очень трудно, операторы наглые. Мастера не считаются с вашим временем, договориться на […]
  • Приватизированную за 10 миллионов типографию на Пекарской выставили на продажу в четыре раза дорожеПриватизированную за 10 миллионов типографию на Пекарской выставили на продажу в четыре раза дороже Новости - 2019-02-02 Приватизированную за 10 миллионов типографию на Пекарской выставили на продажу в четыре раза дорожеГалицкий районный суд Львова разрешил наложить арест на здание типографии на ул. Пекарской, 11а в Львове, некогда принадлежала Львовском облсовете, однако затем была приватизирована на аукционе. Соответствующая запись о регистрации обременений появился в реестре 22 января этого года, пишут Наши Деньги. Львов. Арест был наложен в рамках уголовного […]
  • Зеленский о обучение с 1 сентября: верим, что второй волны COVID-19 не будетЗеленский о обучение с 1 сентября: верим, что второй волны COVID-19 не будет Новости - 2020-07-09 Зеленский о обучение с 1 сентября: верим, что второй волны COVID-19 не будетПрезидент Украины Владимир Зеленский выразил надежду, что к 1 сентября ситуация с COVID-19 в Украине улучшится, и дети смогут пойти в школу. Он сказал об этом, общаясь с журналистами, 9 июля на Волыни. «Не могу пока что вам сказать.. Вы сами видите, что происходит с COVID-19. Полностью во всем мире его контролировать очень сложно, и Украина – не исключение. У нас […]
  • Трамвайную остановку на Русской перенеслиТрамвайную остановку на Русской перенесли Новости - 2019-01-18 Трамвайную остановку на Русской перенеслиКак сообщили в управлении транспорта львовского ГОРСОВЕТА, трамвайную остановку на ул. Русской перенесен на 50 м ближе к пл. Рынок. Соответствующие дорожные знаки уже устанавливают. Об этом говорится на сайте ГОРСОВЕТА. «В связи с тем, будут проводить ремонтные работы на фасаде дома на ул. Русской, 20, и в ближайшее время там будет установлено леса, трамвайную остановку […]
  • Только 20 % жителей Львовщины заключили декларации с врачамиТолько 20 % жителей Львовщины заключили декларации с врачами Новости - 2018-06-11 Только 20 % жителей Львовщины заключили декларации с врачамиПо состоянию на сегодня 20 % жителей Львовщины заключили декларации с врачами. Об этом сообщила пресс-служба ЛОГА. Как сообщают в департаменте здравоохранения Львовской ОГА, к системе подключены практически все учреждения первичной медицинской помощи в области,  513819 деклараций уже подписали с медиками. Наиболее активно процесс заключения деклараций происходит в Моршине, […]

Related posts:

Leave a Reply