Nagroda Nobla z fizyki w roku
2010
Anna Ciechańska
Nagroda Nobla z fizyki w roku
2010
Anna Ciechańska
Prof. Andre
Geim
Ur. 24.10.1958
1976 -1982 – Moskiewski Instytut Fizyczno – Techniczny;
kierunek: ogólna fizyka stosowana
1987 – AN ZSRR; doktor nauk matematyczno – fizycznych
w Instytucie Fizyki Ciała Stałego
2001 – Profesor fizyki na Uniwersytecie w Menchester
2010 – Nagroda Nobla
Dr Konstantin Novoselov
23.08.1974
1991 – 1997 – Studia na kierunku mikroelektronika, wydział
elektroniki fizycznej i kwantowej, Moskiewski Instytut
Fizyczno – Techniczny
1997 – 1999 – doktorant w Rosyjskiej AN
1999 – wyjazd do Holandii, asystent prof. Geima na
Uniwersytecie w Nijmegen
2001 – wyjazd do Manchesteru
2004 – obrona pracy doktorskiej
2010 – Nagroda Nobla
Odmiany alotropowe węgla
C
Grafit
Diament
Fulereny
Grafen
Inne odmiany alotropowe
węgla
C
Nanocebulka
Nanorurka
Nanopianka
Karbin
Grafen (ang. graphene)
1947 – teoria grafenu; Philip R. Wallace
1962 – nazwa grafen jako opis pojedynczej warstwy budującej
grafit (GRAPHITE + -ENE), Hanns-Peter Boehm
1987 – termin grafen użyty w stosunku do nanorurek i
policyklicznych aromatycznych węglowodorów
2004 rok – odkrycie grafenu
2010 – Nagroda Nobla
Czym jast grafen?
0,335 nm
sp2
wielopierścieniowy węglowodór aromatyczny
pojedyncza warstwa atomów - 2-D
plaster miodu
nietrwały w stanie wolnym; skręcanie
najdroższy materiał na świecie
0,142 nm
0,1
42
nm
Sposoby
otrzymywania
1. Metoda „wyciągania” (ang. Drawing Method)
metoda mechanicznego odłupywania grafenu
Taśma z
przyczepionymi
przezroczystymi
płatkami
Rozłupywanie
kryształów grafitu
na coraz mniejsze
kawałki za
pomocą taśmy
przylepnej
Rozpuszczani
e płatków w
acetonie
Osadzanie
monowarstw
na płytce
krzemowej
2. Cienkowarstwowy wzrost na węgliku krzemu
Podgrzanie SiC
do wysokich
temperatur
(> 1100 °C)
Redukcja do
grafenu
ilość grafenu zależna od ilości SiC
wpływ na grubość, gęstość nośników ładunku i ich
ruchliwość (koniec krzemowy, koniec węglowy)
określenie wielu właściwości grafenu
3. Cienkowarstwowy wzrost na substracie
metalicznym
Ruten
– rzadko warstwy o jednorodnej grubości; wpływ
wiązań pomiędzy dolną warstwą grafenu, a substratem.
Iryd
– słabe wiązania C-C, cienka warstwa, wysokie
uporządkowanie, powierzchnia w małym stopniu
pofałdowana
Nikiel
– synteza wysokiej jakości warstw o pow. 1 cm2,
Miedź
– wzrost zatrzymuje się po utworzeniu pojedynczej
warstwy, synteza filmów dowolnej wielkości
4. Redukcja za pomocą hydrazyny
Termiczny
rozkład
etanolanu
Termiczny
rozkład
etanolanu
Redukcja
etanolu za
pomocą
metalicznego
sodu
Redukcja
etanolu za
pomocą
metalicznego
sodu
Rozpuszczenie
„kartki tlenku
grafenu” w
hydrazynie
Redukcja do
pojedynczej
warstwy
grafenu
5. Rozkład termiczny etoksylanu (etanolanu) sodu
Przemycie
wodą w celu
pozbycia się
soli sodowych
Przemycie
wodą w celu
pozbycia się
soli sodowych
Otrzymanie grafenu o masie nawet powyżej 1 g.
Właściwości
1.Przewodnictwo elektryczne
duża ruchliwość elektronów
bardzo mała oporność
półprzewodnik (elektrony, dziury)
zmiana właściwości elektrycznych po połączeniu z innymi
pierwiastkami
w połączeniu z wodorem (grafan) świetny izolator
2. Właściwości optyczne
przezroczystość (abs.2,3%)
3. Przewodnictwo cieplne
świetny przewodnik ciepła
4.Właściwości mechaniczne
najtrwalszy materiał testowany kiedykolwiek
200 razy twardszy niż stal
elastyczny – rozciąganie o 20% bez uszkodzenia
5. Tlenek grafenu – właściwości bakteriobójcze
Zastosowanie – materiał
przyszłości
Budowa cienkich i
lekkich elementów
samolotów, statków
kosmicznych
Budowa cienkich i
lekkich elementów
samolotów, statków
kosmicznych
Budowa
ultrakondensatorów
(przynajmniej
dwukrotnie większa
pojemnośćod obecnie
stosowanych)
Budowa
ultrakondensatorów
(przynajmniej
dwukrotnie większa
pojemnośćod obecnie
stosowanych)
Przechowywanie
wodoru używanego do
silników wodorowych
Przechowywanie
wodoru używanego do
silników wodorowych
Produkcja
superwytrzymałych
elastycznych
kamizelek
kuloodpornych
Produkcja
superwytrzymałych
elastycznych
kamizelek
kuloodpornych
Budowa małych,
elastycznych,
wytrzymałych układów
scalonych (eliminacja
krzemu)
Budowa małych,
elastycznych,
wytrzymałych układów
scalonych (eliminacja
krzemu)
Grafen + wodór =
grafan
Doskonały izolator
Grafen + wodór =
grafan
Doskonały izolator
Badanie pochłaniania
światła przez grafen
jest najprostszą
metodą wyznaczania
wartości stałej
struktury subtelnej
Badanie pochłaniania
światła przez grafen
jest najprostszą
metodą wyznaczania
wartości stałej
struktury subtelnej
Badania laboratoryjne
nad właściwościami
skrajnie astrofizycznych
stanów materii
Badania laboratoryjne
nad właściwościami
skrajnie astrofizycznych
stanów materii
Budowa tranzystorów
2008 – otrzymano
tranzystor zbud. z 10
atomów
Budowa tranzystorów
2008 – otrzymano
tranzystor zbud. z 10
atomów
Zastosowanie cd.
Detektory do
wykrywania nawet
pojedynczych cząsteczek
gazu
Detektory do
wykrywania nawet
pojedynczych cząsteczek
gazu
Produkcja nanowstęg o
określonych
właściwościach
Produkcja nanowstęg o
określonych
właściwościach
Budowa elektrod
wykorzystywanych w
ekranach
ciekłokrystalicznych i
dotykowych
Budowa elektrod
wykorzystywanych w
ekranach
ciekłokrystalicznych i
dotykowych
Zastosowanie cd.
Wyrób kosmetyków do
higieny
Wyrób kosmetyków do
higieny
Synteza opakowań do
przechowywania
żywności
Synteza opakowań do
przechowywania
żywności
Diagnostyka chorób, np.
wykrywanie mikrobów
Diagnostyka chorób, np.
wykrywanie mikrobów
Bezpośrednie
sekwencjonowanie DNA
Bezpośrednie
sekwencjonowanie DNA
Dziękuję za uwagę