Graphene Vat lieu dien tu moi

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

Trường Đại học sư phạm kĩ thuật Tp.HCM

BÀI BÁO CÁO

Đề tài:

Graphene - Cuộc cách mạng

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

Graphene - Cuộc cách

Graphene - Cuộc cách

mạng cho ngành Điện tử

mạng cho ngành Điện tử

Graphene - Cuộc cách

Graphene - Cuộc cách

mạng cho ngành Điện tử

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

GVHD: Th.s Phạm Xuân Hổ

SVTH:

Hà Thị Thanh Nhàn

Mssv: 07101189

Lớp: 07101CLC

Trần Lê Nhật Trí

Mssv: 07101196

Lớp: 07101CLC

BÀI BÁO CÁO

Đề tài:

Graphene - Cuộc cách mạng

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

Graphene – Cuộc cách

mạng cho ngành Điện tử

“Thử tưởng tượng một miếng

carbon có độ dày chỉ 1 nguyên tử

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

Giới thiệu về Graphene:

<i><b>“Graphene (lá graphite) là một </b></i>

<i><b>chất than mới được khám phá với </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

Graphene

I. Graphene là gì?

III. Ứng dụng của Graphene trong ngành Điện tử

II. Vì sao Graphene được đánh giácao trong ngành Điện tử?

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

I. Graphene là gì?

I.1) Mối quan hệ giữa Graphene và Carbon

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

I.1) Mối quan hệ giữa Graphene và Carbon

Cấu trúc graphene là cấu trúc đơn lớp của các

nguyên tử carbon, khác với cấu trúc đa lớp trong graphite.
Có thể xem graphene như thành phần cơ bản tạo nên các
cấu trúc khác nhau của

carbon như fullerene,

</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

I.2) Tìm hiểu về Carbon

I.2.1) Tính chất cơ bản của Carbon

</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10></div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

I.2.1) Tính chất cơ bản của Carbon

Tên, kí hiệu, số: Carbon, C, 6

Phân loại: Phi kim

Nhóm, chu kì, khối: IV, 2, p

Khối lượng nguyên tử: 12,0107 (đvC)
Cấu hình Electron: [He]2s22p2

Số e trên mức năng lượng: 2, 4

Bán kính nguyên tử: 76(67)*10-12m

Đồng vị:có 2 đồng vị chính

</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

I.2.1) Tính chất cơ bản của Carbon

Trạng thái vật chất: rắn

Điểm nóng chảy: 4300-4700 K
Điểm sôi: ≈ 4000 K

Trạng thái trật tự từ: nghịch từ

</div>
<span class='text_page_counter'>(13)</span><div class='page_container' data-page=13>

I.2.2) Các dạng thù hình của Carbon:

<i>A,Kim cương:</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(14)</span><div class='page_container' data-page=14>

<i>B,Graphit hay than chì:</i> (một trong những chất mềm nhất).
Cấu trúc: mỗi nguyên tử được liên kết theo kiểu

tam giác với 3 nguyên tử khác, tạo thành các lưới 2 chiều của
các vòng 6 thành viên ở dạng phẳng; các tấm phẳng này liên
kết lỏng lẻo với nhau.

</div>
<span class='text_page_counter'>(15)</span><div class='page_container' data-page=15>

<i>C,Các fulleren:</i>

Cấu trúc: Một lượng tương đối lớn các nguyên
tử cacbon liên kết theo kiểu tam giác, tạo thành các

hình cầu rỗng (trong số đó nổi tiếng và đơn giản nhất là
buckminsterfulleren).

I.2.2) Các dạng thù hình của Carbon:

</div>
<span class='text_page_counter'>(16)</span><div class='page_container' data-page=16>

<i>D,Ceraphit:</i> (bề mặt cực kỳ mềm)
Cấu trúc chưa rõ.

<i>E,Lonsdaleit:</i> (sự sai lạc trong cấu trúc tinh thể của kim
cương)

Cấu trúc: Tương tự như kim cương, nhưng tạo
thành lưới tinh thể lục giác.

<i>F,Cacbon vơ định hình:</i> (chất dạng thủy tinh)

Cấu trúc: các nguyên tử cacbon trong trạng thái
phi tinh thể, khơng có quy luật và giống như thủy tinh.

</div>
<span class='text_page_counter'>(17)</span><div class='page_container' data-page=17>

<i>G,Cacbon xốp nano:</i> (lưới cực nhẹ từ tính).

Cấu trúc: lưới mật độ thấp của các bó có cấu
trúc giống như graphit, trong đó các nguyên tử được
liên kết theo kiểu tam giác trong các vòng 6 hay 7
thành viên.

<i>H,Cacbon ống nano:</i> (các ống nhỏ).

Cấu trúc: mỗi nguyên tử liên kết theo kiểu tam
giác trong tấm cong để tạo thành ống trụ rỗng.

</div>
<span class='text_page_counter'>(18)</span><div class='page_container' data-page=18>

<i>Vì:</i>

 <i>_{Graphene có các thuộc tính điện rất đặc biệt, vượt trội}</i>

<i>so với các vật liệu điện tử đang được sử dụng rộng rãi hiện </i>
<i>nay .</i>

 <i>_{Graphene được chứng minh là loại vật liệu cứng nhất}</i>

<i>từng được thử nghiệm.</i>

 <i>_{Graphene này có độ dày là 1 nguyên tử, là vật liệu}</i>

<i>mỏng nhất trong tất cả các vật liệu hiện có, cấu trúc bền </i>
<i>vững ngay cả ở nhiệt độ bình thường.</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(19)</span><div class='page_container' data-page=19>

Ở dạng tinh khiết, graphene dẫn điện nhanh hơn bất
cứ chất nào khác (dẫn điện tốt hơn 10 lần so với Silicon)
ở nhiệt độ bình thường vì chuyển động của các electron
trong graphene rất nhanh, electron dường như không có
khối lượng và chuyển động gần bằng vận tốc ánh sáng.
Chuyển động của electron không tuân theo phương trình
Schodinger mà tuân theo phương trình Dirac cho các hạt
khơng có khối lượng như neutrino. Tính chất đặc biệt này
được giải thích thơng qua hiệu ứng lượng tử Hall. Hơn
nữa, các electron đi qua graphene hầu như khơng gặp
điện trở nên ít sinh nhiệt. Bản thân graphene cũng là chất
dẫn nhiệt, cho phép nhiệt đi qua và phát tán rất nhanh.

</div>
<span class='text_page_counter'>(20)</span><div class='page_container' data-page=20>

Hiện nay, các nhà nghiên cứu đã đo được độ cứng
thực chất của graphene, và họ khẳng định rằng đây là
loại vật liệu cứng nhất từng được kiểm tra. Phát hiện này
đem lại các bằng chứng tuyệt vời rằng các tranzito

graphene có thể hấp thụ nhiệt trong các mạch vi xử lý
<i>cực nhanh trong tương lai. Bản chất của liên kết trong </i>

graphene được giải thích bởi hóa học lượng tử, cụ thể là
sự xen phủ orbital. Liên kết hóa học của graphene được
cấu thành hoàn toàn bởi các liên kết sp2. Cấu trúc liên kết

này, mạnh hơn các liên kết sp3 ở trong kim cương, tạo ra

những phân tử với độ bền đặc biệt.

</div>
<span class='text_page_counter'>(21)</span><div class='page_container' data-page=21>

Vì graphene có cấu trúc là cấu trúc đơn lớp phẳng
của các nguyên tử carbon, khác với cấu trúc đa lớp trong
graphite nên graphene rất mỏng, chỉ có độ dày bằng một
nguyên tử carbon và là vật liệu mỏng nhất hiện nay. Vì
thế, graphene sẽ được sử dụng rất nhiều trong việc thu
nhỏ kích thước của các thiết bị điện tử trong tương lai.

II.1) Là vật liệu mỏng nhất hiện có:

</div>
<span class='text_page_counter'>(22)</span><div class='page_container' data-page=22>

 _{Các tấm cacbon có độ dày 1 nguyên tử dẫn electron tốt}
hơn silic và đã được dùng để chế tạo các tranzito tốc độ
cao và tiêu thụ năng lượng thấp.

 _{Độ cứng của graphene là một tin đặc biệt tốt cho những}
người làm việc trong ngành công nghiệp bán dẫn với hy
vọng có thể chế tạo ra máy tính chạy nhanh hơn bằng
cách phát triển các mạch vi xử lý sử dụng tranzito

graphene. Loại vật liệu này không chỉ được sử dụng để
chế tạo ra các tranzito có các thuộc tính điện tốt mà

chúng cịn phải chịu được các ứng suất của quy trình

sản xuất và nhiệt sinh ra bởi các hoạt động lặp lại.

</div>
<span class='text_page_counter'>(23)</span><div class='page_container' data-page=23>

 _{Độ cứng cơ học của graphene ở cấp độ nano cịn có chức}
năng chuyển mạch điện hoạt động bằng cơ, dùng trong các
thiết thiết bị truyền thông như điện thoại di động và ra đa tiên
tiến.

 _{Là chất liệu trong suốt bền vững hơn cả kim cương và chỉ}
dày bằng một nguyên tử,ứng dụng thực tiễn đầu tiên của
graphene mà chúng ta biết đến có thể là màn hình tinh thể
lỏng. Màn hình tinh thể lỏng được làm từ chất liệu graphene
một ngày nào đó có thể được ứng dụng vào mọi thứ từ màn
hình cảm ứng của điện thoại di động đến ti vi.

</div>
<span class='text_page_counter'>(24)</span><div class='page_container' data-page=24>

 _{Một loại vật liệu mới gọi là “giấy” oxide graphene cũng}
đã được tạo ra, nó có thể gấp được, vị được và ở một
mức độ nào đó có thể co dãn được. Mặc dù có cùng độ
dày như giấy thường nhưng nó rất dai và cực kỳ bền.
Các nhà khoa học tin rằng loại vật liệu mới này có thể
thích hợp cho các ứng dụng như lưu trữ phân tử, các
vật dẫn ion và các siêu tụ điện.

</div>
<span class='text_page_counter'>(25)</span><div class='page_container' data-page=25>

Sự ra đời của Graphene

Theo thống kê từ CSDL sáng chế, tính từ năm 1992 đến nay
đã có gần 400 sáng chế (SC) về graphene được đăng ký bảo
hộ ở các quốc gia trên thế giới.

</div>
<span class='text_page_counter'>(26)</span><div class='page_container' data-page=26>

• Ý tưởng chính cho các phương pháp tổng

hợp graphene:

1, dùng lực cơ học tách các lớp của graphite;

2, dùng siêu âm tách các lớp graphite trong

dung dịch;

3, dùng phương pháp kết tụ carbon epitaxy.

IV. Các phương pháp tổng hợp

</div>
<span class='text_page_counter'>(27)</span><div class='page_container' data-page=27></div>
<span class='text_page_counter'>(28)</span><div class='page_container' data-page=28>

• Phương pháp do nhóm phát hiện ra graphene

đơn giản như sau: dùng băng keo dính tách từng

lớp graphite, sau đó hồ vào acetone. Hỗn hợp

thu được gồm nhiều lớp carbon của graphite và

cũng có đơn lớp carbon hiện diện trong đó.

• Phương pháp tổng hợp hiệu quả graphene hiện

nay là phương pháp phân huỷ 6H-SiC đơn tinh

thể ở nhiệt độ cao, kết hợp H2 etching, một phần

Si bay ra khỏi bề mặt, C đọng lại trên bề mặt SiC

hình thành lớp. Nhược điểm của phương pháp

này là tạo ra graphene đa lớp.

</div>
<span class='text_page_counter'>(29)</span><div class='page_container' data-page=29>

Tài liệu tham khảo

• Các tài liệu được lấy từ:

– Technology Review, 18/7/2008

–

– Wikipedia

– Báo “Khoa học – công nghệ”

–

</div>
<span class='text_page_counter'>(30)</span><div class='page_container' data-page=30></div>

<!--links-->
<a href=' /> Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử dùng bơm - vòi phun kết hợp HEUI

• 4
• 3
• 113