2-dimensionaler Kristall aus Kohlenstoff
Begriff Graphen exestiert seit 1970
Vorhersage: instabil
aber bemerkenswerte Eigenschaften
Andre Geim und Konstantin Novoselov arbeiteten 2004 in Manchester an einem 2-dim. Transistor
Sie erzeugten zunächst mehrschichtigen, schließlich einschichtigen Graphit
Nobelpreis bereits nach 6 Jahren
leicht in die 3. Dimension verbogen
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verfeinerbar durch mehrmaliges Aufkleben/Abziehen des Klebebands auf einer Oberfläche
Reduktion von Graphitoxid in flüssigem Hydrazin
chemische Abblätterung aus Graphit durch organische Lösungsmittel
mit Natrium und Ethanol
Natrium und Ethanol miteinander regieren lassen
mehrstündiges Erhitzen unter hohem Druck: komplexes Gemisch mit Natriumethoxid
unter Luftausschluss stark erhitzt
abschließenden Ultraschallbehandlung
Graphen isolieren
epitaktisch (Kristallwachstum)
Erhizen eines Zwischenmetalls und Kohlenstoff
beim Abkühlen tritt der Kohlenstoff heraus
ordnet sich als Graphen auf der Oberfläche an
Siliciumcarbid
erhitzen
Silizium verdampft
allgemein:
massenproduktionstauglich / am weitesten fortgeschritten:
in einer Vakuumkammer auf einem Gold-Untergrund bromiertes Bianthryl auftragen
enthält drei Phenolringe in einer Reihe sowie je ein Bromatom
Gold auf 200 Grad erhitzten
Bromatome lösen sich und die Bianthryl-Monomere verbinden sich
auf 400 Grad erhitzten
Wasserstoffatom-Kette verbindet sich weiter
Ergebnis: ein flaches Band mit regelmäßigen Kanten, etwa zwei Nanometer breit
eine Million mal dünner als ein Blatt Papier
härtestes (hundertmal härter als Stahl, fast so fest wie Diamant)
bisher zugelastischstes Material
Elektronen bleiben in den Schichten
Elektronen verhalten sich wie masselose Teilchen (Dirac-Weyl-Gleichung statt Schrödinger)
niemals nichtleitend (siehe Energiespektrum)
leitet Strom ebenso gut wie Kupfer
bester Wärmeleiter
10mal schneller als Silizium
Ladungsträgerbeweglichkeit in Graphen bei 10.000 bis 20.0000 Quadratzentimetern pro Voltsekunde
Kohlenstoffnanoröhren
als Oberflächenwerkstoff in Lithium-Ionen-Akkus:
Ladezeit lääst sich erheblich reduzieren. Statt in zwei Stunden soll sich ein Li-Ion-Speicher mit Graphenelektroden in zehn Minuten aufladen lassen.
ERT: Technik um den Boden von der Oberfläche aus zu anlaysieren; über elektrischen Widerstand
auch bei der DNA möglich: Basen der DNS sind 0,34nm voneinander entfernt
Silberelektroden in Salzlösung mit dem Graphen
Loch wird in Graphenschicht geschossen und die DNA durchgezogen
Widerstand messen (Widerstände der Basen sind eindeutig bestimmt)
3 Typen: n, p, 3. Modus (n+p gleichzeitig)
p-Kanal: positiv geladen; einfach: Sauerstoff an den Rand andocken (ziehen Elektronen aus dem Graphen an)
n-Kanal: neg. geladen, überschüssige Elektronen:
Graphen-Streifen auf Substrat aus Silizium und Siliziumdioxid (Isolierschicht)
unter großer Hitze und abgeschirmter Atmosphäre
Ammoniak-Gas darüberstreichen
Stickstoffatome lagern sich ein (Ein Elektron mehr als Kohlenstoff)
Transistoren (halbleitend)
Dioden (Verbindung 2er versch. tubes)
Displays; parallel aufgestellte Nanoröhren; Röhren als Elektronenkanone
bei niedrigen Temperaturen: Supraleiter
als Speicher (durch Strecken und Dehnen)
Stromerzeugung in Touch-Screens
piezoelektrische Effekt: Unter mechanischem Druck baut sich im Kristallgitter eine elektrische Spannung auf
massenproduktionstauglich / am weitesten fortgeschritten:
Kohlenstoffnanoröhren
