গ্রাফিন এবং গ্রাফাইটের মধ্যে পার্থক্য কী?
একটি উল্লেখযোগ্য রাসায়নিক উপাদান, কার্বন হল রাসায়নিক উপাদানের পর্যায় সারণির দ্বিতীয় পর্বের চতুর্দশ গ্রুপে সুবিধাজনকভাবে 6 নম্বরে। প্রাচীন কাল থেকে, মানুষ হীরা এবং গ্রাফাইটকে চেনেন, এখন পর্যন্ত আবিষ্কৃত এই উপাদানটির নয়টিরও বেশি অ্যালোট্রপিক পরিবর্তনগুলির মধ্যে দুটি। যাইহোক, এটি কার্বন যা অন্যান্য পদার্থের তুলনায় সবচেয়ে বেশি, আধুনিক বিজ্ঞানের কাছে পরিচিত অ্যালোট্রপিক পরিবর্তনের সংখ্যা।
অ্যালোট্রপি বলতে দুই বা ততোধিক সাধারণ পদার্থের আকারে একই রাসায়নিক উপাদানের অস্তিত্বের সম্ভাবনা বোঝায়, তথাকথিত অ্যালোট্রপিক ফর্ম বা অ্যালোট্রপিক পরিবর্তন, যা এই পদার্থগুলির গঠন এবং বৈশিষ্ট্য উভয় ক্ষেত্রেই পার্থক্য সৃষ্টি করে। সুতরাং, কার্বনের 8টি মৌলিক রূপ রয়েছে: হীরা, গ্রাফাইট, লন্সডেলাইট, ফুলেরিনস (C60, C540 এবং C70), নিরাকার কার্বন এবং একক দেয়ালযুক্ত ন্যানোটিউব।
কার্বনের এই রূপগুলির মধ্যে সম্পূর্ণ ভিন্ন বৈশিষ্ট্য এবং চরিত্র রয়েছে: নরম এবং শক্ত, স্বচ্ছ এবং অস্বচ্ছ, সস্তা এবং ব্যয়বহুল পদার্থ। যাইহোক, আসুন দুটি অনুরূপ কার্বন পরিবর্তনের তুলনা করি - গ্রাফাইট এবং গ্রাফিন।
আমরা সবাই স্কুল থেকেই গ্রাফিতির সাথে পরিচিত।একটি সাধারণ পেন্সিলের সীসা ঠিক গ্রাফাইট। এটি স্পর্শে বেশ নরম, পিচ্ছিল এবং চর্বিযুক্ত, স্ফটিকগুলি প্লেট, পরমাণুর স্তরগুলি একে অপরের উপরে অবস্থিত, তাই ঘষার সময়, উদাহরণস্বরূপ, কাগজে, গ্রাফাইটের স্তরযুক্ত স্ফটিক কাঠামোর পৃথক ফ্লেকগুলি সহজেই খোসা ছাড়িয়ে যায়। , কাগজে একটি চরিত্রগত অন্ধকার ট্রেস রেখে।
গ্রাফাইট বৈদ্যুতিক প্রবাহ ভালভাবে সঞ্চালন করে, এর প্রতিরোধ গড়ে 11 ওহম * মিমি 2 / মি, তবে গ্রাফাইটের পরিবাহিতা এর স্ফটিকগুলির প্রাকৃতিক অ্যানিসোট্রপির কারণে একই নয়। এইভাবে, স্ফটিকের সমতল বরাবর পরিবাহিতা এই সমতলগুলির পরিবাহিতা থেকে শতগুণ বেশি। গ্রাফাইটের ঘনত্ব 2.08 থেকে 2.23 g/cm3 পর্যন্ত।
প্রকৃতিতে, গ্রাফাইট উচ্চ তাপমাত্রায় আগ্নেয় এবং আগ্নেয় শিলা, স্কার্ন্স এবং পেগমাটাইটে গঠিত হয়। এটি হাইড্রোথার্মাল মধ্যবর্তী তাপমাত্রা পলিমেটালিক আমানতে খনিজ সহ কোয়ার্টজ শিরাগুলিতে ঘটে। এটি রূপান্তরিত শিলায় ব্যাপকভাবে বিতরণ করা হয়।
এইভাবে, 1907 সাল থেকে, মাদাগাস্কার দ্বীপে প্রাকৃতিক ফ্লেক গ্রাফাইটের বিশ্বের বৃহত্তম মজুদ তৈরি করা হয়েছে। এই দ্বীপে রয়েছে প্রিক্যামব্রিয়ান মেটামরফিক শিলা যা 4,000-4,600 ফুট হাইপসোমেট্রিক চিহ্ন সহ একটি পাহাড়ী ভূখণ্ডে পৃষ্ঠে উঠে আসে। গ্রাফাইট এখানে 400 মাইল লম্বা একটি বেল্টে পাওয়া যায় এবং দ্বীপের কেন্দ্রের পূর্ব অংশে পাহাড়ের উপর আধিপত্য বিস্তার করে।
গ্রাফিন, গ্রাফাইটের বিপরীতে, একটি বাল্ক স্ফটিক গঠন নেই; এটিতে একটি দ্বি-মাত্রিক ষড়ভুজ স্ফটিক জালি রয়েছে, শুধুমাত্র একটি পরমাণু পুরু। এই ধরনের অ্যালোট্রপিক পরিবর্তনে, কার্বন প্রাকৃতিকভাবে ঘটে না, তবে তাত্ত্বিকভাবে কৃত্রিমভাবে পাওয়া যেতে পারে। আমরা বলতে পারি যে গ্রাফাইটের বহু-স্তরযুক্ত বাল্ক স্ফটিক কাঠামো থেকে ইচ্ছাকৃতভাবে আলাদা করা একটি প্লেন এই খুব গ্রাফিন হবে।
এই আকারে পদার্থের অস্থিরতার কারণে বিজ্ঞানীরা প্রাথমিকভাবে একটি সাধারণ দ্বি-মাত্রিক ফিল্মের আকারে গ্রাফিন পেতে অক্ষম ছিলেন। যাইহোক, একটি সিলিকন অক্সাইড সাবস্ট্রেটে (ডাইইলেক্ট্রিক স্তরের সাথে বন্ধনের কারণে) এখনও এক-পরমাণু-পুরু গ্রাফিন পাওয়া সম্ভব ছিল: 2004 সালে, ম্যানচেস্টার বিশ্ববিদ্যালয়ের রাশিয়ান বিজ্ঞানী আন্দ্রে গেইম এবং কনস্ট্যান্টিন নভোসেলভ বিজ্ঞানে একটি প্রতিবেদন প্রকাশ করেছিলেন। এই ভাবে গ্রাফিন প্রাপ্তির উপর।
এবং আজও, গবেষণার জন্য গ্রাফিন পাওয়ার এই ধরনের সহজ পদ্ধতি, যেমন আঠালো টেপ ব্যবহার করে বাল্ক গ্রাফাইট স্ফটিক থেকে কার্বন মনোলেয়ারের যান্ত্রিক এক্সফোলিয়েশন (এবং অনুরূপ পদ্ধতি) ন্যায্য।
গবেষকরা বিশ্বাস করেন যে তাদের অগ্রগতির জন্য ধন্যবাদ, গ্রাফিন-ভিত্তিক ন্যানোইলেক্ট্রনিক্সের একটি নতুন শ্রেণী শীঘ্রই আবির্ভূত হবে, যেখানে ফিল্ড-ইফেক্ট ট্রানজিস্টরগুলি 10 এনএম-এর কম পুরু হবে। আসল বিষয়টি হ'ল গ্রাফিনে ইলেক্ট্রনের গতিশীলতা এত বেশি (10,000 cm2 / V * s) যে এটিকে প্রচলিত সিলিকনের সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল বিকল্প বলে মনে হচ্ছে।
উচ্চ বাহক গতিশীলতা হল ইলেকট্রন এবং ছিদ্রগুলির প্রয়োগিত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রভাবে অত্যন্ত দ্রুত প্রতিক্রিয়া জানানোর ক্ষমতা এবং এটি আধুনিক ইলেকট্রনিক্সের মৌলিক অপারেটিং ইউনিট ফিল্ড-ইফেক্ট ট্রানজিস্টরের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
এছাড়াও বিভিন্ন জৈবিক এবং রাসায়নিক সেন্সর তৈরির সম্ভাবনা রয়েছে, সেইসাথে ফটোভোলটাইক ডিভাইস এবং টাচ স্ক্রিনগুলির জন্য পাতলা ফিল্ম। এই সব সত্ত্বেও, গ্রাফিনের তাপ পরিবাহিতা তামার তুলনায় 10 গুণ বেশি এবং এই মানদণ্ডটি সর্বদা ইলেকট্রনিক্সের জন্য খুব গুরুত্বপূর্ণ।