గ్రాఫేన్ వల్ల ఉపయోగం ఏమిటి?రెండు అప్లికేషన్ కేసులు గ్రాఫేన్ యొక్క అప్లికేషన్ ప్రాస్పెక్ట్‌ను అర్థం చేసుకోవడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తాయి

2010లో, గీమ్ మరియు నోవోసెలోవ్ గ్రాఫేన్‌పై చేసిన కృషికి భౌతికశాస్త్రంలో నోబెల్ బహుమతిని గెలుచుకున్నారు.ఈ అవార్డు చాలా మందికి లోతైన ముద్ర వేసింది.అన్నింటికంటే, ప్రతి నోబెల్ బహుమతి ప్రయోగాత్మక సాధనం అంటుకునే టేప్ వలె సాధారణం కాదు మరియు ప్రతి పరిశోధన వస్తువు "ద్వి-డైమెన్షనల్ క్రిస్టల్" గ్రాఫేన్ వలె మాయాజాలం మరియు సులభంగా అర్థం చేసుకోదు.2004లోని పనిని 2010లో ప్రదానం చేయవచ్చు, ఇది ఇటీవలి సంవత్సరాలలో నోబెల్ బహుమతి రికార్డులో అరుదైనది.

గ్రాఫేన్ అనేది ఒక రకమైన పదార్ధం, ఇది రెండు డైమెన్షనల్ తేనెగూడు షట్కోణ లాటిస్‌లో దగ్గరగా అమర్చబడిన కార్బన్ అణువుల యొక్క ఒకే పొరను కలిగి ఉంటుంది.వజ్రం, గ్రాఫైట్, ఫుల్లెరిన్, కార్బన్ నానోట్యూబ్‌లు మరియు నిరాకార కార్బన్‌ల వలె, ఇది కార్బన్ మూలకాలతో కూడిన పదార్ధం (సాధారణ పదార్ధం).దిగువ చిత్రంలో చూపినట్లుగా, ఫుల్లెరెన్‌లు మరియు కార్బన్ నానోట్యూబ్‌లు గ్రాఫేన్ యొక్క అనేక పొరల ద్వారా పేర్చబడిన గ్రాఫేన్ యొక్క ఒక పొర నుండి ఏదో ఒక విధంగా చుట్టబడినట్లు చూడవచ్చు.వివిధ కార్బన్ సాధారణ పదార్ధాల (గ్రాఫైట్, కార్బన్ నానోట్యూబ్‌లు మరియు గ్రాఫేన్) లక్షణాలను వివరించడానికి గ్రాఫేన్‌ను ఉపయోగించడంపై సైద్ధాంతిక పరిశోధన దాదాపు 60 సంవత్సరాలు కొనసాగింది, అయితే అలాంటి రెండు డైమెన్షనల్ పదార్థాలు స్థిరంగా ఒంటరిగా ఉండటం కష్టమని సాధారణంగా నమ్ముతారు. త్రిమితీయ ఉపరితల ఉపరితలం లేదా గ్రాఫైట్ వంటి పదార్థాల లోపల మాత్రమే జతచేయబడుతుంది.2004 వరకు ఆండ్రీ గీమ్ మరియు అతని విద్యార్థి కాన్‌స్టాంటిన్ నోవోసెలోవ్ ప్రయోగాల ద్వారా గ్రాఫైట్ నుండి గ్రాఫేన్ యొక్క ఒక పొరను తీసివేసి, గ్రాఫేన్‌పై పరిశోధన కొత్త అభివృద్ధిని సాధించింది.

ఫుల్లెరిన్ (ఎడమ) మరియు కార్బన్ నానోట్యూబ్ (మధ్య) రెండూ ఏదో ఒక విధంగా గ్రాఫేన్ యొక్క ఒక పొర ద్వారా చుట్టబడినట్లుగా పరిగణించబడతాయి, అయితే గ్రాఫైట్ (కుడి) వాన్ డెర్ వాల్స్ ఫోర్స్ యొక్క కనెక్షన్ ద్వారా గ్రాఫేన్ యొక్క బహుళ పొరల ద్వారా పేర్చబడి ఉంటుంది.

ఈ రోజుల్లో, గ్రాఫేన్‌ను అనేక విధాలుగా పొందవచ్చు మరియు వివిధ పద్ధతులకు వాటి స్వంత ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు ఉన్నాయి.గీమ్ మరియు నోవోసెలోవ్ గ్రాఫేన్‌ను సాధారణ మార్గంలో పొందారు.సూపర్ మార్కెట్‌లలో లభించే పారదర్శక టేప్‌ను ఉపయోగించి, వారు హై-ఆర్డర్ పైరోలైటిక్ గ్రాఫైట్ ముక్క నుండి కార్బన్ అణువుల మందపాటి పొరతో గ్రాఫైన్ అనే గ్రాఫైట్ షీట్‌ను తీసివేసారు.ఇది సౌకర్యవంతంగా ఉంటుంది, కానీ నియంత్రణ అంత మంచిది కాదు మరియు 100 మైక్రాన్ల కంటే తక్కువ పరిమాణంలో ఉన్న గ్రాఫేన్ (మిల్లిమీటర్‌లో పదవ వంతు) మాత్రమే పొందవచ్చు, ఇది ప్రయోగాలకు ఉపయోగించబడుతుంది, కానీ ఆచరణాత్మకంగా ఉపయోగించడం కష్టం. అప్లికేషన్లు.రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ మెటల్ ఉపరితలంపై పదుల సెంటీమీటర్ల పరిమాణంతో గ్రాఫేన్ నమూనాలను పెంచుతుంది.స్థిరమైన విన్యాసాన్ని కలిగి ఉన్న ప్రాంతం 100 మైక్రాన్లు [3,4] మాత్రమే అయినప్పటికీ, కొన్ని అనువర్తనాల ఉత్పత్తి అవసరాలకు ఇది అనుకూలంగా ఉంటుంది.మరొక సాధారణ పద్ధతి ఏమిటంటే, సిలికాన్ కార్బైడ్ (SIC) క్రిస్టల్‌ను వాక్యూమ్‌లో 1100 ℃ కంటే ఎక్కువ వేడి చేయడం, తద్వారా ఉపరితలం దగ్గర ఉన్న సిలికాన్ అణువులు ఆవిరైపోతాయి మరియు మిగిలిన కార్బన్ పరమాణువులు పునర్వ్యవస్థీకరించబడతాయి, ఇవి మంచి లక్షణాలతో గ్రాఫేన్ నమూనాలను కూడా పొందవచ్చు.

గ్రాఫేన్ అనేది ప్రత్యేక లక్షణాలతో కూడిన కొత్త పదార్థం: దాని విద్యుత్ వాహకత రాగి వలె అద్భుతమైనది మరియు దాని ఉష్ణ వాహకత తెలిసిన ఏదైనా పదార్థం కంటే మెరుగైనది.ఇది చాలా పారదర్శకంగా ఉంటుంది.నిలువు సంఘటన కనిపించే కాంతిలో ఒక చిన్న భాగం (2.3%) మాత్రమే గ్రాఫేన్ ద్వారా గ్రహించబడుతుంది మరియు చాలా కాంతి గుండా వెళుతుంది.ఇది హీలియం పరమాణువులు (అతి చిన్న వాయువు అణువులు) కూడా గుండా వెళ్ళలేనంత దట్టంగా ఉంటుంది.ఈ మాయా లక్షణాలు నేరుగా గ్రాఫైట్ నుండి సంక్రమించవు, కానీ క్వాంటం మెకానిక్స్ నుండి.దాని ప్రత్యేక విద్యుత్ మరియు ఆప్టికల్ లక్షణాలు దీనికి విస్తృత అప్లికేషన్ అవకాశాలను కలిగి ఉన్నాయని నిర్ణయిస్తాయి.

గ్రాఫేన్ పదేళ్లలోపు మాత్రమే కనిపించినప్పటికీ, ఇది అనేక సాంకేతిక అనువర్తనాలను చూపింది, ఇది భౌతిక శాస్త్రం మరియు మెటీరియల్ సైన్స్ రంగాలలో చాలా అరుదు.సాధారణ పదార్థాలు ప్రయోగశాల నుండి నిజ జీవితానికి మారడానికి పది సంవత్సరాలు లేదా దశాబ్దాల కంటే ఎక్కువ సమయం పడుతుంది.గ్రాఫేన్ వల్ల ఉపయోగం ఏమిటి?రెండు ఉదాహరణలు చూద్దాం.

మృదువైన పారదర్శక ఎలక్ట్రోడ్
అనేక విద్యుత్ ఉపకరణాలలో, పారదర్శక వాహక పదార్థాలను ఎలక్ట్రోడ్లుగా ఉపయోగించాలి.ఎలక్ట్రానిక్ గడియారాలు, కాలిక్యులేటర్లు, టెలివిజన్లు, లిక్విడ్ క్రిస్టల్ డిస్ప్లేలు, టచ్ స్క్రీన్లు, సోలార్ ప్యానెల్లు మరియు అనేక ఇతర పరికరాలు పారదర్శక ఎలక్ట్రోడ్ల ఉనికిని వదిలివేయలేవు.సాంప్రదాయ పారదర్శక ఎలక్ట్రోడ్ ఇండియం టిన్ ఆక్సైడ్ (ITO)ను ఉపయోగిస్తుంది.ఇండియం యొక్క అధిక ధర మరియు పరిమిత సరఫరా కారణంగా, పదార్థం పెళుసుగా మరియు వశ్యత లేకపోవడంతో, మరియు ఎలక్ట్రోడ్ వాక్యూమ్ మధ్య పొరలో నిక్షిప్తం చేయబడాలి మరియు ధర సాపేక్షంగా ఎక్కువగా ఉంటుంది.చాలా కాలంగా, శాస్త్రవేత్తలు దాని ప్రత్యామ్నాయాన్ని కనుగొనడానికి ప్రయత్నిస్తున్నారు.పారదర్శకత, మంచి వాహకత మరియు సులభమైన తయారీ యొక్క అవసరాలతో పాటు, పదార్థం యొక్క వశ్యత మంచిగా ఉంటే, అది “ఎలక్ట్రానిక్ పేపర్” లేదా ఇతర మడతపెట్టే ప్రదర్శన పరికరాలను తయారు చేయడానికి అనుకూలంగా ఉంటుంది.అందువల్ల, వశ్యత కూడా చాలా ముఖ్యమైన అంశం.గ్రాఫేన్ అటువంటి పదార్థం, ఇది పారదర్శక ఎలక్ట్రోడ్లకు చాలా అనుకూలంగా ఉంటుంది.

సామ్‌సంగ్ మరియు దక్షిణ కొరియాలోని చెంగ్‌జుంగువాన్ విశ్వవిద్యాలయ పరిశోధకులు రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ ద్వారా 30 అంగుళాల వికర్ణ పొడవుతో గ్రాఫేన్‌ను పొందారు మరియు గ్రాఫేన్ ఆధారిత టచ్ స్క్రీన్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి దానిని 188 మైక్రాన్ల మందపాటి పాలిథిలిన్ టెరెఫ్తాలేట్ (PET) ఫిల్మ్‌కి బదిలీ చేశారు [4].దిగువ చిత్రంలో చూపిన విధంగా, రాగి రేకుపై పెరిగిన గ్రాఫేన్‌ను మొదట థర్మల్ స్ట్రిప్పింగ్ టేప్‌తో (బ్లూ పారదర్శక భాగం) బంధిస్తారు, ఆపై రాగి రేకు రసాయన పద్ధతిలో కరిగించి, చివరకు గ్రాఫేన్‌ను వేడి చేయడం ద్వారా PET ఫిల్మ్‌కి బదిలీ చేస్తారు. .

కొత్త ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ఇండక్షన్ పరికరాలు
గ్రాఫేన్ చాలా ప్రత్యేకమైన ఆప్టికల్ లక్షణాలను కలిగి ఉంది.పరమాణువుల పొర మాత్రమే ఉన్నప్పటికీ, కనిపించే కాంతి నుండి ఇన్‌ఫ్రారెడ్ వరకు మొత్తం తరంగదైర్ఘ్యం పరిధిలో ఇది విడుదలయ్యే కాంతిలో 2.3%ని గ్రహించగలదు.ఈ సంఖ్యకు గ్రాఫేన్ యొక్క ఇతర పదార్థ పారామితులతో సంబంధం లేదు మరియు క్వాంటం ఎలక్ట్రోడైనమిక్స్ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది [6].గ్రహించిన కాంతి వాహకాల (ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాలు) ఉత్పత్తికి దారి తీస్తుంది.గ్రాఫేన్‌లోని క్యారియర్‌ల ఉత్పత్తి మరియు రవాణా సాంప్రదాయ సెమీకండక్టర్ల నుండి చాలా భిన్నంగా ఉంటాయి.ఇది గ్రాఫేన్‌ను అల్ట్రాఫాస్ట్ ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ఇండక్షన్ పరికరాలకు చాలా అనుకూలంగా చేస్తుంది.అటువంటి ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ఇండక్షన్ పరికరాలు 500ghz పౌనఃపున్యం వద్ద పని చేయవచ్చని అంచనా వేయబడింది.ఇది సిగ్నల్ ట్రాన్స్‌మిషన్ కోసం ఉపయోగించినట్లయితే, ఇది సెకనుకు 500 బిలియన్ సున్నాలు లేదా వాటిని ప్రసారం చేయగలదు మరియు ఒక సెకనులో రెండు బ్లూ రే డిస్క్‌ల యొక్క కంటెంట్‌ల ప్రసారాన్ని పూర్తి చేస్తుంది.

యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లోని IBM థామస్ J. వాట్సన్ రీసెర్చ్ సెంటర్‌కు చెందిన నిపుణులు 10GHz ఫ్రీక్వెన్సీలో పని చేయగల ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ఇండక్షన్ పరికరాలను తయారు చేయడానికి గ్రాఫేన్‌ను ఉపయోగించారు [8].మొదట, "టేప్ టీరింగ్ మెథడ్" ద్వారా 300 nm మందపాటి సిలికాతో కప్పబడిన సిలికాన్ ఉపరితలంపై గ్రాఫేన్ రేకులు తయారు చేయబడ్డాయి, ఆపై పల్లాడియం గోల్డ్ లేదా టైటానియం గోల్డ్ ఎలక్ట్రోడ్‌లు 1 మైక్రాన్ విరామం మరియు 250 nm వెడల్పుతో తయారు చేయబడ్డాయి.ఈ విధంగా, గ్రాఫేన్ ఆధారిత ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ఇండక్షన్ పరికరం పొందబడుతుంది.

గ్రాఫేన్ ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ఇండక్షన్ పరికరాల స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం మరియు వాస్తవ నమూనాల స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ (SEM) ఫోటోలు.చిత్రంలో నలుపు చిన్న గీత 5 మైక్రాన్లకు అనుగుణంగా ఉంటుంది మరియు మెటల్ లైన్ల మధ్య దూరం ఒక మైక్రాన్.

ప్రయోగాల ద్వారా, ఈ మెటల్ గ్రాఫేన్ మెటల్ స్ట్రక్చర్ ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ఇండక్షన్ పరికరం గరిష్టంగా 16ghz పని ఫ్రీక్వెన్సీని చేరుకోగలదని మరియు 300 nm (అతినీలలోహిత సమీపంలో) నుండి 6 మైక్రాన్ల (ఇన్‌ఫ్రారెడ్) వరకు తరంగదైర్ఘ్యం పరిధిలో అధిక వేగంతో పని చేయగలదని పరిశోధకులు కనుగొన్నారు. సాంప్రదాయ ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ఇండక్షన్ ట్యూబ్ ఎక్కువ తరంగదైర్ఘ్యంతో పరారుణ కాంతికి ప్రతిస్పందించదు.గ్రాఫేన్ ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ఇండక్షన్ ఎక్విప్‌మెంట్ యొక్క వర్కింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీ ఇప్పటికీ అభివృద్ధికి గొప్ప స్థలాన్ని కలిగి ఉంది.దీని అత్యుత్తమ పనితీరు కమ్యూనికేషన్, రిమోట్ కంట్రోల్ మరియు పర్యావరణ పర్యవేక్షణతో సహా అనేక రకాల అప్లికేషన్ అవకాశాలను కలిగి ఉంటుంది.

విశిష్ట లక్షణాలతో కూడిన కొత్త పదార్థంగా, గ్రాఫేన్ అప్లికేషన్‌పై పరిశోధనలు ఒకదాని తర్వాత ఒకటిగా పుట్టుకొస్తున్నాయి.వాటిని ఇక్కడ వివరించడం మాకు కష్టం.భవిష్యత్తులో, గ్రాఫేన్‌తో చేసిన ఫీల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్యూబ్‌లు, గ్రాఫేన్‌తో చేసిన మాలిక్యులర్ స్విచ్‌లు మరియు గ్రాఫేన్‌తో తయారు చేసిన మాలిక్యులర్ డిటెక్టర్‌లు దైనందిన జీవితంలో ఉండవచ్చు... క్రమంగా ప్రయోగశాల నుండి బయటకు వచ్చే గ్రాఫేన్ రోజువారీ జీవితంలో ప్రకాశిస్తుంది.

సమీప భవిష్యత్తులో గ్రాఫేన్‌ని ఉపయోగించే పెద్ద సంఖ్యలో ఎలక్ట్రానిక్ ఉత్పత్తులు కనిపిస్తాయని మేము ఆశించవచ్చు.మన స్మార్ట్‌ఫోన్‌లు మరియు నెట్‌బుక్‌లను చుట్టి, మన చెవులకు బిగించగలిగితే, మన జేబులో నింపుకుంటే లేదా ఉపయోగంలో లేనప్పుడు మన మణికట్టుకు చుట్టుకుంటే ఎంత ఆసక్తికరంగా ఉంటుందో ఆలోచించండి!