Самостоятельная работа №2 по предмету «Электротехнические материалы» на тему: "Графит" студент группы 88-21 еее махсудов Данияр

Оптические свойства

Способность графена поглощать довольно большое процентное количество падающего белого света также является уникальным и интересным свойством. Это определяется зонной структурой графена и взаимодействием между электромагнитным излучением и фермионами Дирака в листе графена. У графена отсутствует запрещенная зона, а энергия электронов линейно зависит от волнового вектора k, поэтому графен может поглощать свет с любой энергией кванта. Поскольку электроны в графене распространяются с большими скоростями, то их взаимодействие со светом описывается универсальной постоянной тонкой структуры α = е 2 /ћс ≈ 1/137. Коэффициент поглощения одного слоя графена равен πα ≈ 2,3%. Так, несколько лет назад было доказано, что количество поглощенного белого света основано на константе тонкой структуры, а не определяется спецификой материала. Добавление еще одного слоя графена увеличивает количество поглощаемого белого света примерно на значение 2,3%. Благодаря этим впечатляющим характеристикам было установлено, что как только оптическая интенсивность достигает определенного порога (известного как флюенс насыщения), происходит насыщающееся поглощение (свет очень высокой интенсивности вызывает снижение поглощения).

Рисунок 8. Оптические свойства графена. Максимальное поглащение ультрофиолетовой длины волны.

Химические свойства

Графен - это чистый углерод. В нем каждая частица доступна для реакции смешения с разных сторон. Частицы на краях листа графена обладают уникальной химической реакционной способностью. В нем наиболее высокая доля краевых атомов. Примеси внутри листа графена увеличивают реакционную способность. В 2013 году группа физиков из Стэнфордского университета заявила, что графен с сингулярным слоем реагирует примерно в сто раз лучше, чем более толстые листы. Несмотря на то что все атомы графена подвергаются воздействию окружающей среды, он является инертным материалом и не вступает в реакцию с другими атомами. Однако графен может «поглощать» различные атомы и молекулы, что может привести к изменению электронных свойств. Графен также может быть функционализирован различными химическими группами, что приводит к получению разнообразных материалов, таких как оксид графена (при взаимодействии с кислородом и гелием) (Рис.5.) или фторированный графен (при взаимодействии с фтором получается фторографен), а модифицированние водородом графена называют графАном.

Рисунок 9. Идеализированная структура оксида графена.
Заключение
Применение графита разнообразно, было бы сложно отрицать его незаменимость в производстве. На сегодняшний день, также отдельный слой графита - графен представляет собой уникальную тему для изучения в различных областях науки. Графит, материал который удивляет и восхищает своим набором свойств открывая дорогу для ученых и инженеров к новым открытиям и новым областям применения данного материала.

Список использованной литературы:

1. 
   Углеграфитовые материалы.
   

Фиалков А.С.

2. 
   Новые и дефицитные виды неметаллических полезных ископаемых.
   

Баданов В.Л., Вишневский П.В.

3. 
   Требования зарубежных стандартов к качеству графита.
   

Брыткова Л.Н., Корниенко Г.П.

4. 
   Графит и его кристаллические соединения.
   

Жданов К.А

5. 
   Naushad, Mu. (2019). A New Generation Material Graphene.