fr.chemi3t
09-05-2012, 11:13 AM
محققان آمريکايي روش جديدي براي ايجاد باندگپ در گرافن ارائه کرده‌اند با اين روش جديد مي‌توان باندگپي با مقدار دلخواه ايجاد کرد. براي اين کار محققان دولايه‌اي از جنس گرافان و فلورگرافن ايجاد کردند که با اعمال تغييراتي در ساختار هريک از اين لايه‌ها، مقدار باندگپ تغيير مي‌کند.
پژوهشگران تلاش‌هاي زيادي براي ارائه روش‌هاي ادغام گرافن با ادوات الکترونيکي ارائه کرده‌اند. متاسفانه گرافن باند گپ ندارد، چيزي که براي توليد ترانزيستورها ضروري است بنابراين به‌دليل وجود اين ويژگي در گرافن استفاده از آن در صنعت الکترونيک محدود مي‌شود. براي حل اين مشکل مي‌توان گرافن را هيدروژنه يا کلردار کرد با اين کار باندگپ در گرافن ايجاد مي‌شود.
http://pnu-club.com/imported/2012/09/129.jpg
اما اين کار هم به‌طور کامل مشکل گرافن را حل نمي‌کند زيرا هيدروژنه کردن و کلردار کردن گرافن منجر به توليد محصولاتي به‌نام گرافان و فلور گرافن مي‌شود که داراي باندگپ بسيار بزرگي (>3 الکترون ولت) مي‌شود اين باندگپ کاربردهاي گرافن را در صنعت الکترونيک محدود مي‌کند. بنابراين اولين اولويت در اين مسير يافتن روشي براي کاستن از ميزان باندگپ گرافان يا فلورگرافن و آوردن آن به محدوده دلخواه است.
ژونگ فان چن، استاديار دپارتمان شيمي دانشگاه پورتوريکو مي‌گويد روش‌هاي متعددي براي ايجاد باندگپ در گرافن وجود دارد براي مثال مي‌توان از عامل‌دار کردن شيميايي، هيدروژنه کردن و اعمال ميدان الکتريکي به دو يا سه لايه‌هاي هيدروژن استفاده کرد. در ميان اين روش‌ها، هيدروژنه کردن گزينه مناسب‌تري است زيرا مقدار هيدروژنه کردن قابل کنترل و انتخابي است بنابراين مي‌توان با استفاده از آن خواص الکترونيکي و مغناطيسي گرافن را تنظيم نمود. اين موضوع پيش از اين توسط مطالعات نظري و عملي اثبات شده است.
در پروژه‌اي که اخيرا اين گروه تحقيقاتي انجام داده، با استفاده از مطالعات نظري و استفاده از تئوري عاملي دانسيته (DFT)، نشان داده‌اند که گرافان و فلورگرافن با يکديگر مي‌توانند جفت شده و پيوندهاي هيدروژني C-H···F-C را ايجاد کنند. نتايج اين تحقيق در قالب مقاله‌اي تحت عنوان Graphane/Fluorographene Bilayer: Considerable C-H···F-C Hydrogen Bonding and Effective Band Structure Engineering در نشريه JACS به چاپ رسيده است.
چن مي‌گويد پيوندهاي C-H···F-C مقدار تغيير شکل دولايه‌هاي گرافان/فلروگرافن را تعيين کرده و مقدار پايداري آنها را نيز مشخص مي‌کند. نکته جالب اينجا است که اين دو لايه داراي باند گپ کوچکتري (نيم الکترون ولت) نسبت به لايه‌هاي منفرد گرافان و فلورگرافن هستند. قدرت اين دولايه‌ها مي‌تواند با استفاده از ميدان الکتريکي خارجي افزايش محسوسي يابد. همچنين با تغيير جهت قدرت ميدان الکتريکي مي‌توان انرژي باندگپ را تحت تاثير قرار داد و از آن براي توليد ساختار انتقالي فلز به نيمه‌هادي استفاده کرد.
اين روش يک راهبرد جديد براي دستکاري باندگپ محسوب مي‌شود. محققان اين پروژه اميدوارند به زودي دولايه‌هايي با باند گپ بسيار کوچک توليد کنند.
پژوهشگران تلاش‌هاي زيادي براي ارائه روش‌هاي ادغام گرافن با ادوات الکترونيکي ارائه کرده‌اند. متاسفانه گرافن باند گپ ندارد، چيزي که براي توليد ترانزيستورها ضروري است بنابراين به‌دليل وجود اين ويژگي در گرافن استفاده از آن در صنعت الکترونيک محدود مي‌شود. براي حل اين مشکل مي‌توان گرافن را هيدروژنه يا کلردار کرد با اين کار باندگپ در گرافن ايجاد مي‌شود.
http://pnu-club.com/imported/2012/09/129.jpg
اما اين کار هم به‌طور کامل مشکل گرافن را حل نمي‌کند زيرا هيدروژنه کردن و کلردار کردن گرافن منجر به توليد محصولاتي به‌نام گرافان و فلور گرافن مي‌شود که داراي باندگپ بسيار بزرگي (>3 الکترون ولت) مي‌شود اين باندگپ کاربردهاي گرافن را در صنعت الکترونيک محدود مي‌کند. بنابراين اولين اولويت در اين مسير يافتن روشي براي کاستن از ميزان باندگپ گرافان يا فلورگرافن و آوردن آن به محدوده دلخواه است.
ژونگ فان چن، استاديار دپارتمان شيمي دانشگاه پورتوريکو مي‌گويد روش‌هاي متعددي براي ايجاد باندگپ در گرافن وجود دارد براي مثال مي‌توان از عامل‌دار کردن شيميايي، هيدروژنه کردن و اعمال ميدان الکتريکي به دو يا سه لايه‌هاي هيدروژن استفاده کرد. در ميان اين روش‌ها، هيدروژنه کردن گزينه مناسب‌تري است زيرا مقدار هيدروژنه کردن قابل کنترل و انتخابي است بنابراين مي‌توان با استفاده از آن خواص الکترونيکي و مغناطيسي گرافن را تنظيم نمود. اين موضوع پيش از اين توسط مطالعات نظري و عملي اثبات شده است.
در پروژه‌اي که اخيرا اين گروه تحقيقاتي انجام داده، با استفاده از مطالعات نظري و استفاده از تئوري عاملي دانسيته (DFT)، نشان داده‌اند که گرافان و فلورگرافن با يکديگر مي‌توانند جفت شده و پيوندهاي هيدروژني C-H···F-C را ايجاد کنند. نتايج اين تحقيق در قالب مقاله‌اي تحت عنوان Graphane/Fluorographene Bilayer: Considerable C-H···F-C Hydrogen Bonding and Effective Band Structure Engineering در نشريه JACS به چاپ رسيده است.
چن مي‌گويد پيوندهاي C-H···F-C مقدار تغيير شکل دولايه‌هاي گرافان/فلروگرافن را تعيين کرده و مقدار پايداري آنها را نيز مشخص مي‌کند. نکته جالب اينجا است که اين دو لايه داراي باند گپ کوچکتري (نيم الکترون ولت) نسبت به لايه‌هاي منفرد گرافان و فلورگرافن هستند. قدرت اين دولايه‌ها مي‌تواند با استفاده از ميدان الکتريکي خارجي افزايش محسوسي يابد. همچنين با تغيير جهت قدرت ميدان الکتريکي مي‌توان انرژي باندگپ را تحت تاثير قرار داد و از آن براي توليد ساختار انتقالي فلز به نيمه‌هادي استفاده کرد.
اين روش يک راهبرد جديد براي دستکاري باندگپ محسوب مي‌شود. محققان اين پروژه اميدوارند به زودي دولايه‌هايي با باند گپ بسيار کوچک توليد کنند.