గ్రాఫేన్ మరియు గ్రాఫైట్ మధ్య తేడా ఏమిటి?

ఒక విశేషమైన రసాయన మూలకం, కార్బన్ అనేది రసాయన మూలకాల యొక్క ఆవర్తన పట్టిక యొక్క రెండవ కాలం యొక్క పద్నాలుగో సమూహంలో సౌకర్యవంతంగా 6వ స్థానంలో ఉంటుంది. పురాతన కాలం నుండి, ప్రజలకు డైమండ్ మరియు గ్రాఫైట్ గురించి తెలుసు, ఇప్పటివరకు కనుగొనబడిన ఈ మూలకం యొక్క తొమ్మిది కంటే ఎక్కువ అలోట్రోపిక్ సవరణలలో రెండు. మార్గం ద్వారా, ఇతర పదార్ధాలతో పోలిస్తే, ఆధునిక శాస్త్రానికి తెలిసిన అలోట్రోపిక్ సవరణల సంఖ్యను కలిగి ఉన్న కార్బన్ అతిపెద్దది.

అలోట్రోపి అనేది రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ సాధారణ పదార్ధాల రూపంలో ఒకే రసాయన మూలకం యొక్క ఉనికిని సూచిస్తుంది, అలోట్రోపిక్ రూపాలు లేదా అలోట్రోపిక్ సవరణలు అని పిలవబడేవి, ఇవి నిర్మాణం మరియు లక్షణాలలో ఈ పదార్ధాలలో తేడాలను కలిగిస్తాయి. కాబట్టి, కార్బన్ అటువంటి 8 ప్రాథమిక రూపాలను కలిగి ఉంది: డైమండ్, గ్రాఫైట్, లాన్స్‌డేలైట్, ఫుల్లెరెన్స్ (C60, C540 మరియు C70), నిరాకార కార్బన్ మరియు సింగిల్-వాల్డ్ నానోట్యూబ్.

కార్బన్ యొక్క ఈ రూపాలలో పూర్తిగా భిన్నమైన లక్షణాలు మరియు పాత్ర ఉన్నాయి: మృదువైన మరియు కఠినమైన, పారదర్శక మరియు అపారదర్శక, చౌక మరియు ఖరీదైన పదార్థాలు. అయితే, గ్రాఫైట్ మరియు గ్రాఫేన్ అనే రెండు సారూప్య కార్బన్ సవరణలను పోల్చి చూద్దాం.

మనందరికీ పాఠశాల నుండి గ్రాఫిటీ గురించి తెలుసు.ఒక సాధారణ పెన్సిల్ యొక్క సీసం ఖచ్చితంగా గ్రాఫైట్. ఇది చాలా మృదువైనది, జారే మరియు స్పర్శకు జిడ్డుగా ఉంటుంది, స్ఫటికాలు ప్లేట్లు, అణువుల పొరలు ఒకదానిపై ఒకటి ఉన్నాయి, కాబట్టి రుద్దేటప్పుడు, ఉదాహరణకు, కాగితంపై, గ్రాఫైట్ యొక్క లేయర్డ్ క్రిస్టల్ నిర్మాణం యొక్క వ్యక్తిగత రేకులు సులభంగా తొక్కబడతాయి. , కాగితంపై ఒక లక్షణం చీకటి ట్రేస్‌ను వదిలివేయడం.

గ్రాఫైట్ విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని బాగా నిర్వహిస్తుంది, దాని ప్రతిఘటన సగటున 11 Ohm * mm2 / m ఉంటుంది, అయితే గ్రాఫైట్ యొక్క వాహకత దాని స్ఫటికాల సహజ అనిసోట్రోపి కారణంగా ఒకేలా ఉండదు. అందువలన, క్రిస్టల్ యొక్క విమానాల వెంట వాహకత ఈ విమానాలలో వాహకత కంటే వందల రెట్లు ఎక్కువ. గ్రాఫైట్ సాంద్రత 2.08 నుండి 2.23 g / cm3 వరకు ఉంటుంది.

ప్రకృతిలో, గ్రాఫైట్ అగ్ని మరియు అగ్నిపర్వత శిలలలో, స్కార్న్స్ మరియు పెగ్మాటైట్‌లలో అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఏర్పడుతుంది. ఇది హైడ్రోథర్మల్ ఇంటర్మీడియట్ ఉష్ణోగ్రత పాలీమెటాలిక్ డిపాజిట్లలో ఖనిజాలతో క్వార్ట్జ్ సిరలలో సంభవిస్తుంది. ఇది మెటామార్ఫిక్ శిలలలో విస్తృతంగా పంపిణీ చేయబడింది.

ఈ విధంగా, 1907 నుండి, ప్రపంచంలోని అతిపెద్ద సహజ ఫ్లేక్ గ్రాఫైట్ నిల్వలు మడగాస్కర్ ద్వీపంలో అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి. ఈ ద్వీపం 4,000-4,600 అడుగుల హైప్సోమెట్రిక్ గుర్తులతో పర్వత భూభాగంలో ఉపరితలం పైకి లేచే ప్రీకాంబ్రియన్ మెటామార్ఫిక్ శిలలను కలిగి ఉంది. గ్రాఫైట్ ఇక్కడ 400 మైళ్ల పొడవున్న బెల్ట్‌లో కనుగొనబడింది మరియు ద్వీపం మధ్యలో తూర్పు భాగంలో ఉన్న పర్వతాలపై ఆధిపత్యం చెలాయిస్తుంది.

గ్రాఫేన్, గ్రాఫైట్ వలె కాకుండా, బల్క్ క్రిస్టల్ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉండదు; ఇది రెండు-డైమెన్షనల్ షట్కోణ క్రిస్టల్ లాటిస్‌ను కలిగి ఉంటుంది, ఒక అణువు మాత్రమే మందంగా ఉంటుంది. అటువంటి అలోట్రోపిక్ సవరణలో, కార్బన్ సహజంగా సంభవించదు, కానీ సిద్ధాంతపరంగా కృత్రిమంగా పొందవచ్చు. గ్రాఫైట్ యొక్క బహుళ-లేయర్డ్ బల్క్ క్రిస్టల్ నిర్మాణం నుండి ఉద్దేశపూర్వకంగా వేరు చేయబడిన విమానం ఇదే గ్రాఫేన్ అని మనం చెప్పగలం.

ఈ రూపంలో పదార్థం యొక్క అస్థిరత కారణంగా శాస్త్రవేత్తలు మొదట్లో గ్రాఫేన్‌ను సాధారణ ద్విమితీయ చిత్రం రూపంలో పొందలేకపోయారు. అయినప్పటికీ, సిలికాన్ ఆక్సైడ్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై (డైలెక్ట్రిక్ పొరతో బంధం కారణంగా) ఒక అణువు-మందపాటి గ్రాఫేన్‌ను పొందడం ఇప్పటికీ సాధ్యమైంది: 2004లో, మాంచెస్టర్ విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన రష్యన్ శాస్త్రవేత్తలు ఆండ్రీ గీమ్ మరియు కాన్‌స్టాంటిన్ నోవోసెలోవ్ సైన్స్‌లో ఒక నివేదికను ప్రచురించారు. ఈ విధంగా గ్రాఫేన్ పొందడం.

మరియు నేటికీ, అంటుకునే టేప్ (మరియు ఇలాంటి పద్ధతులు) ఉపయోగించి బల్క్ గ్రాఫైట్ క్రిస్టల్ నుండి కార్బన్ మోనోలేయర్ యొక్క మెకానికల్ ఎక్స్‌ఫోలియేషన్ వంటి పరిశోధన కోసం గ్రాఫేన్‌ను పొందే సాధారణ పద్ధతులు సమర్థించబడతాయి.

వారి పురోగతికి ధన్యవాదాలు, గ్రాఫేన్-ఆధారిత నానోఎలక్ట్రానిక్స్ యొక్క కొత్త తరగతి త్వరలో ఉద్భవించనుందని పరిశోధకులు విశ్వసిస్తున్నారు, ఇక్కడ ఫీల్డ్-ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు 10 nm కంటే తక్కువ మందంగా ఉంటాయి. వాస్తవం ఏమిటంటే గ్రాఫేన్‌లో ఎలక్ట్రాన్ల చలనశీలత చాలా ఎక్కువగా ఉంది (10,000 cm2 / V * s) ఇది నేడు సాంప్రదాయ సిలికాన్‌కు అత్యంత ఆశాజనకమైన ప్రత్యామ్నాయంగా కనిపిస్తోంది.

అధిక క్యారియర్ మొబిలిటీ అనేది అనువర్తిత విద్యుత్ క్షేత్రాల ప్రభావానికి చాలా త్వరగా స్పందించే ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాల సామర్ధ్యం, మరియు ఆధునిక ఎలక్ట్రానిక్స్ యొక్క ప్రాథమిక ఆపరేటింగ్ యూనిట్ అయిన ఫీల్డ్-ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్‌లకు ఇది చాలా ముఖ్యమైనది.

వివిధ జీవ మరియు రసాయన సెన్సార్లు, అలాగే ఫోటోవోల్టాయిక్ పరికరాలు మరియు టచ్ స్క్రీన్‌ల కోసం సన్నని చలనచిత్రాల సృష్టికి అవకాశాలు కూడా ఉన్నాయి. ఇవన్నీ ఉన్నప్పటికీ, గ్రాఫేన్ యొక్క ఉష్ణ వాహకత రాగి కంటే 10 రెట్లు ఎక్కువ, మరియు ఎలక్ట్రానిక్స్‌కు ఈ ప్రమాణం ఎల్లప్పుడూ చాలా ముఖ్యమైనది.