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

  • Во Львове выиграли суд против еще одного русскоязычного магазинаВо Львове выиграли суд против еще одного русскоязычного магазина Новости - 2018-07-20 Во Львове выиграли суд против еще одного русскоязычного магазинаСегодня, 20 июля, Франковский районный суд г. Львова удовлетворил иск к интернет-магазину французской косметики Yves Rocher и взыскал судебный сбор в размере 1400 гривен.  Об этом сообщил известный борец за права украинцев в Украине, руководитель ОО Независимые Святослав Литинский в Facebook. В марте 2016 года я обращался в головной офис компании, однако меня не […]
  • Львовские депутаты продолжили Буняку аренду земли под его отелемЛьвовские депутаты продолжили Буняку аренду земли под его отелем Новости - 2018-06-27 Львовские депутаты продолжили Буняку аренду земли под его отелемСегодня, 27 июня, во время продолжения сессии Львовского городского совета депутаты проголосовали за предоставление экс-мэру Львова Любомиру Буняку земельного участка в проезде Кривая Липа, 3-А. Как говорится в информационной записке к проекту постановления, Любомир Буняк обратился к Львовского облсовета с просьбой продлить на 10 лет аренду земельного участка для обслуживания нежилого […]
  • Семья имеет право выбора: пользоваться в отопительный период субсидией или льготойСемья имеет право выбора: пользоваться в отопительный период субсидией или льготой Новости - 2018-11-22 Семья имеет право выбора: пользоваться в отопительный период субсидией или льготойГосударство предоставило право выбора украинским семьям. пользоваться в отопительный сезон льготой или субсидией. Об этом пишет Teplo. ru Если семья имеет право на субсидию, однако ее размер невелик и, по ее мнению, целесообразнее платить за коммунальные услуги с учетом льготы, то необходимо подать заявление в орган социальной защиты населения о прекращении […]
  • Во Львове подготовили онлайн-выставку документов ОУНВо Львове подготовили онлайн-выставку документов ОУН Новости - 2019-02-02 Во Львове подготовили онлайн-выставку документов ОУНГосударственный архив Львовской области подготовил по случаю празднования 90-летия создания Организации украинских националистов онлайн-выставка документов, хранящихся в Государственном архиве Львовской области. Об этом сообщили в пятницу, 1 февраля, в пресс-службе Львовской ОГА. Основу выставки составляют воззвания «К украинскому народу» и Декларация провода Организации украинских […]
  • Более 40% львовян уже подписали договор с семейным врачомБолее 40% львовян уже подписали договор с семейным врачом Новости - 2018-07-04 Более 40% львовян уже подписали договор с семейным врачомРеформа украинского здравоохранения предусматривает, что учреждения первичной медицинской помощи будут финансироваться на принципах «деньги следуют за пациентом». Об этом сообщает Правительственный курьер. По новым тарифам государство будет платить тем заведениям, которые заключили договор с Национальной службой здоровья Украины. Этот процесс начался, как известно, с 1 июля. На Львовщине […]
  • Во Львове поговорят о обвинения украинцев в антисемитизме, как элемент стратегии информационной войны РФ против УкраиныВо Львове поговорят о обвинения украинцев в антисемитизме, как элемент стратегии информационной войны РФ против Украины Новости - 2017-05-02 Во Львове поговорят о обвинения украинцев в антисемитизме, как элемент стратегии информационной войны РФ против УкраиныОбщина Львовщины инициировала проведение 4 мая открытого круглого стола на тему. «Обвинения украинцев в антисемитизме, как элемент стратегии информационной войны РФ против Украины». «В течение длительного времени, мы наблюдаем, как путинская Россия с использованием различных пропагандистских форм и методов, ведет целенаправленную […]
  • На украинско-польском поезде пытались перевезти почти 400 древних монетНа украинско-польском поезде пытались перевезти почти 400 древних монет Новости - 2019-01-27 На украинско-польском поезде пытались перевезти почти 400 древних монетВчера, 26 января, на украинско-польской границе в поезде Интерсити сообщением Киев – Перемишель по информации сотрудников отдела по борьбе с коррупцией и организованной преступностью СБУ в ровенской области во время совместного осмотра пограничники обнаружили старинные монеты. Об этом сообщает пресс – служба Львовского пограничного отряда. Монеты пытался незаконным путем […]
  • Новоиспеченные супруги выбрасывает «на помойку» женщину с новорожденным ребенком. Нужна помощьНовоиспеченные супруги выбрасывает «на помойку» женщину с новорожденным ребенком. Нужна помощь Новости - 2017-06-27 Новоиспеченные супруги выбрасывает «на помойку» женщину с новорожденным ребенком. Нужна помощьВ Львове семью Коваль с новорожденным ребенком (26. 2017) выселяют из квартиры, находящейся по адресу Гетмана Мазепы, 42, просто на улицу. Нужна помощь. Об этом пишет на своей странице в ФБ Галина Просолович. «Выселяют трех львивяночок на «помойку» - маму с дочкой (кормляча мамочка) с новорожденной внучкой по решению судьи Билинской. Бывший муж продал дом […]
  • Угроза из Москвы: страны Вышеградской четверки поддержали создание совместной армииУгроза из Москвы: страны Вышеградской четверки поддержали создание совместной армии Новости - 2016-08-26 Угроза из Москвы: страны Вышеградской четверки поддержали создание совместной армииВенгрия и Чехия выдвигают идею создания совместных вооруженных сил Евросоюза. О это в п'пятницу, 26 августа, заявили прем'премьер-министры обеих стран, Виктор Орбан и Богуслав Соботка, в Варшаве. "Нам следует рассматривать вопрос безопасности как приоритетное. Поэтому мы должны стремиться создать общую европейскую армию", - заявил Виктор […]
  • Проблемы с мусором на Дрогобиччини: обнаружили новое стихийное свалкуПроблемы с мусором на Дрогобиччини: обнаружили новое стихийное свалку Новости - 2018-04-06 Проблемы с мусором на Дрогобиччини: обнаружили новое стихийное свалкуВчера, 4 апреля, создана распоряжением председателя Дрогобычской райгосадминистрации комиссия по рассмотрению вопросу размещения и функционирования мусоросортировочной участке Дрогобычского КП «Комбинат городского хозяйства» на территории Рихтичского сельского совета за пределами населенного пункта провела обследование территории, где расположен участок, пишет Zik. Участие в […]
  • Врачей отметят "Орденом Святого Пантелеймона" в 5-ти номинацияхВрачей отметят "Орденом Святого Пантелеймона" в 5-ти номинациях Новости - 2017-05-24 Врачей отметят "Орденом Святого Пантелеймона" в 5-ти номинацияхНаграда «Орден Святого Пантелеймона» является наивысшей наградой за гуманность и милосердие в Украине. Она вручается лицам, которые владеют высокими профессиональными и духовно-нравственными качествами и имеют выдающиеся исключительные личные заслуги в сфере здравоохранения, а также в благотворительной, гуманистической и общественной деятельности. Ежегодно награда присуждается […]
  • Во Львове цыгане пытались ограбить квартиру, когда хозяин был домаВо Львове цыгане пытались ограбить квартиру, когда хозяин был дома Новости - 2019-01-24 Во Львове цыгане пытались ограбить квартиру, когда хозяин был домаСегодня, 23 января, в 13. 40 в одну из квартир дома №10 на улице Гринченко во Львове проникло пятеро воров-мужчин цыганской внешности и пытались ее ограбить. Об этом сообщил руководитель ОО варта1 Игорь Зинкевич. «В квартире оказался хозяин, который дал отпор ворам. Одному рассек саперной лопатой шею, другому ногу. Описать всех хозяин не может, но помнит, что один был в […]
  • «Строптивую» стоматполиклинику во Львове отключили от электроэнергии«Строптивую» стоматполиклинику во Львове отключили от электроэнергии Новости - 2018-04-21 «Строптивую» стоматполиклинику во Львове отключили от электроэнергииВ коммунальной 3-й стоматологической поликлинике продолжается конфликт с руководством города. Как информируют источники а, противостояние перешло в фазу активных действий. В частности, вчера была попытка отключить клинике водоснабжения. Сегодня, 20 апреля, в 6 утра, в поликлинике отключили электроснабжение. Врачи вызвали полицию. Напомним, в феврале 2017 года во львовском городском […]
  • Лекарства будут продавать только по рецептамЛекарства будут продавать только по рецептам (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); Медикам запретят указывать в предписаниях названия препаратов. В больницах ожидают длинные очереди  "С декабря будет рецептурный отпуск лекарств", - заявил министр здравоохранения Украины Зиновий Мытник. Таких препаратов будет 70%. К тому же, в предписаниях медиков обяжут указывать действующее вещество латынью, а не название препарата, сообщает ТСН.По словам министра, украинцев будут отучать от самолечения, а медиков […]
  • Прощание со злом. Коммунисты идут под судПрощание со злом. Коммунисты идут под суд В истории современной Украины было несколько попыток запретить Компартию и «вытолкать» коммунистов из парламента. Однако если на это были юридические основания, то политические обстоятельства складывались в пользу коммунистов. Похоже, на этот раз они как никогда близки к своей гибели.За что судят Коммунистическую партию?Эксперты считают, что сегодня есть все политические, юридические и моральные основания для запрета Коммунистической партии в Украине.«Компартия в Украине своими […]

Related posts:

Leave a Reply