Graphene (/ ɡræfiːn /) [1] [2] là một allotrope của cacbon trong các hình thức của một lớp duy nhất của các nguyên tử trong một hai chiều lưới lục giác trong đó một hình thức nguyên tử mỗi đỉnh . Nó là thành phần cấu trúc cơ bản của các đồng vị khác, bao gồm than chì , than , ống nano carbon và fullerenes . Nó cũng có thể được coi là một phân tử thơm lớn vô thời hạn , trường hợp cuối cùng của gia đình hydrocarbon thơm đa vòng phẳng .
Graphene và cấu trúc dải của nó và Dirac Cones, ảnh hưởng của lưới lên doping Graphene có một tập hợp các tính chất đặc biệt, tạo ra sự khác biệt so với các đồng vị khác của carbon. Tỷ lệ với độ dày của nó, nó mạnh hơn khoảng 100 lần so với thép mạnh nhất. Tuy nhiên, mật độ của nó thấp hơn đáng kể so với bất kỳ loại thép nào, với khối lượng bề mặt là 0,763 mg mỗi mét vuông. Nó dẫn nhiệt và điện rất hiệu quả và gần như trong suốt. [3] Graphene cũng cho thấy độ diamagnetism lớn và phi tuyến, [4] thậm chí còn lớn hơn than chì và có thể được phóng lên bởi nam châm Nd-Fe-B. Các nhà nghiên cứu đã xác định hiệu ứng bóng bán dẫn lưỡng cực , vận chuyển đạn đạo của điện tích và dao động lượng tử lớn trong vật liệu. [5]
Các nhà khoa học đã đưa ra giả thuyết về graphene trong nhiều thập kỷ. Nó có thể đã vô tình được sản xuất với số lượng nhỏ trong nhiều thế kỷ, thông qua việc sử dụng bút chì và các ứng dụng tương tự khác của than chì. Ban đầu nó được quan sát trong kính hiển vi điện tử vào năm 1962, nhưng chỉ được nghiên cứu khi được hỗ trợ trên bề mặt kim loại. [6] Tài liệu này sau đó được tái phát hiện, cô lập và đặc trưng vào năm 2004 bởi Andre Geim và Konstantin Novoselov tại Đại học Manchester . [7] [8] Nghiên cứu được thông báo bằng các mô tả lý thuyết hiện có về thành phần, cấu trúc và tính chất của nó. [9]Graphene chất lượng cao đã được chứng minh là dễ dàng đáng ngạc nhiên để cô lập, làm cho nhiều nghiên cứu có thể. Công trình này đã dẫn đến việc hai người giành giải thưởng Nobel Vật lý năm 2010 "cho các thí nghiệm đột phá liên quan đến graphene vật liệu hai chiều ." [10]
Thị trường toàn cầu cho graphene được báo cáo đã đạt 9 triệu đô la vào năm 2012, với hầu hết nhu cầu từ nghiên cứu và phát triển về chất bán dẫn, điện tử, năng lượng pin và vật liệu tổng hợp . [11]