مدل انتقال الکترون از نانو نوارهای گرافنی (بر پایه دکترای نانو _ میکرو الکترونیک) (دکترای آموزشی _ پژوهشی)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته: گرافن، نانو ذره های با ساختار دو بعدی از اتم های کربن است که دارای خواص، الکتریکی و مکانیکی بینظیری است. استفاده از آن به عنوان پرکننده در مقادیر بسیار کم، سبب تقویت قابل ملاحظه خواص نانو الکترون ها میشود. روشهای مختلفی برای تولید نانو الکترون از ذرات تقویت شده با گرافن وجود دارد که این روشها بر مقدار پراکنش نانو نوارهای گرافن درون بستر وخواص نهایی نانو الکترون ها اثر میگذارد. ساختار، روشهای تولید و انتقال خواص نانو الکترون های تقویت شده از نانو نوارهای گرافنی در زمینه های مختلف، از جمله الکترودهای شفاف و رسانای جریان الکتریسته برای کاربرد در نانو سلولهای خورشیدی، نانو حسگرها، و نانو ترانزیستور های اثر میدانی نیز کاربرد دارد.
درون نانو لوله های کربنی SWCNTs با پر کننده های رسانای جریان الکتریسیته گرافنی مخلوط میشوند تا مواد رسانای جریان الکتریسیته ای به دست آیند که سبک وزن بوده و حداقل مقاومت الکتریکی در مقیاس کمتر از m/Ω 105 را دارند. این نانو نوارهای گرافنی افزایش غیرخطی در مقدار رسانایی الکتریکی نشان میدهند که این افزایش تابعی از مقدار فاز تقویت کننده است . در یک مقدار مشخص از نانو ذره، که به نام آستانه تراوایی شناخته میشود، نانو ذره قابلیت تشکیل ساختار شبکه ای را دارد. این موضوع سبب افزایش ناگهانی رسانایی الکتریکی نانو نوارهای گرافنی درون نانو لوله های کربنی CNTs میشود. رسانایی ذاتی و نسبت طول به عرض نانو ذرات پرکننده بر پایه کربن، آنها را انتخابی مناسب برای رسیدن به این آستانه تراوایی در مقادیر کم از فاز پر کننده نانو نوارهای گرافنی درون نانو لوله های CNTs میسازد. صفحات گرافنی بی نقص نشانه هایی از انتقال پرتابی(transport ballistic) را نشان میدهند. اگرچه رسانایی الکتریکی گرافن که با استفاده از روشهای الکتروشیمیایی اطلاح شده به خوبی گرافن بی نقص نیست، اما هنوز برای تولید نانونانو نوارهای گرافنی رسانای الکتریکی گزینه مناسبی است.
حرکت نانو الکترون ها در نانو نوارهای گرافنی اصلاح شده الکتروشیمیایی حاصل از نانو لوله های کربنی CNTs و نانو نوارهای گرافنی است. رسانایی نانو الکترونی در یک نمونه از نانو نوارهای گرافنی در حدود m/S 2400±200 اندازه گیری شده است.نانو لوله های کربن CNTs در ترکیب با نانو نوارهای گرافنی درصد های کم، آستانه تراوایی الکتریکی تشکیل میدهند. همچنین، گرافن و گرافن اصلاح شده در مقادیر یکسان یا حتی کمتر از نانو لوله های کربنی، قابلیت تشکیل شبکه رساناو انتقال نانو الکترونی را دارند ، آستانه تراوایی در بازه وسیعی از ترکیب درصد نانو نوارهای گرافنی تغییر می‌کند،
نتیجه گیری:
در حال حاضر نانو لوله های کربنی فعال شده با نانو نوار های گرافنی در اکثر نانو ابر خازن ها موجود یا خازن های نانو الکتروشیمیایی دو لایه به دلیل مساحت سطح زیاد و رسانایی الکتریکی به عنوان الکترود به کار میرود .یک روش برای بهبود عملکرد این الکترود ها، ترکیب نانو ذرات پر کننده پایه کربنی با موادی مانند نانو نوار های گرافنی میباشد.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)