Επιστημη

Πρόγραμμα "Επιστημονικές μελέτες"

Μηχανικη συμπεριφορα δισδιαστατων κρυσταλλων: η περιπτωση του γραφενιου

Τμημα ΕπιστημηΣ Υλικων, Πανεπιστημιο Πατρων

2011

Το γραφένιο είναι ουσιαστικά ένας δισδιάστατος κρύσταλλος με πάχος όσο η διάμετρος ενός ατόμου. Το υλικό αυτό έχει προσελκύσει το έντονο ενδιαφέρον της παγκόσμιας επιστημονικής κοινότητας εξαιτίας των εκπληκτικών ιδιοτήτων του που διαφέρουν εντυπωσιακά απο τις αντίστοιχες γνώριμων τρισδιάστατων υλικών. Το γραφένιο ανακαλύφθηκε από τους Novoselov και Geim (Πανεπιστήμιο Manchester, Ην. Βασίλειο), οι οποίοι τιμήθηκαν με το βραβείο Nobel Φυσικής το 2010. Ο Καθηγητής Konstantin Novoselov αποτελεί μέρος της ερευνητικής ομάδας της παρούσας μελέτης.

Η ερευνητική ομάδα επικεντρώθηκε στη σπουδή της μηχανικής απόκρισης του γραφενίου (μονο- και δι-στρωμματικού) με τη χρήση κατάλληλα σχεδιασμένων μικροδιατάξεων. Η ταυτοποίηση του γραφενίου και η ταυτόχρονη παρακολούθηση της μηχανικής του απόκρισης πραγματοποιήθηκαν με την πειραματική τεχνική της μη ελαστικής σκέδασης του φωτός (φασματοσκοπία Raman) και συγκεκριμένα, μέσω των μεταβολών συγκεκριμένων δονήσεων (φωνόνια) της δισδιάστατης κρυσταλλικής δομής.

Τα αποτελέσματα της μελέτης εμφανίστηκαν για πρώτη φορά στη διεθνή βιβλιογραφία, προσδίδοντας νέα στοιχεία στην κατανόηση της μηχανικής συμπεριφοράς του γραφενίου. Συγκεκριμένα, αποδείχθηκε πως ένας τέλειος δισδιάστατος κρύσταλλος μπορεί να συμπεριφέρεται ως πολύ λεπτή επίπεδη πλάκα, υπό καθεστώς μονοαξονικής θλίψης. Παρατηρήθηκε πειραματικά και εξηγήθηκε θεωρητικά ο διαχωρισμός της κορυφής Raman 2D ως αποτέλεσμα του μηχανισμού του διπλού συντονισμού και της ιδιόμορφης δομής των ηλεκτρονιακών καταστάσεων του γραφενίου υπό μηχανική φόρτιση. Τέλος, παρατηρήθηκε επίσης ότι η επίδραση μονοαξονικής εφελκυστικής παραμόρφωσης είναι δυνατόν να οδηγήσει στην εμφάνιση ενεργειακού ηλεκτρονιακού χάσματος στο γραφένιο δύο στρωμάτων. Τα απομονωμένα φύλλα γραφενίου προήλθαν από τη μέθοδο χημικής εναπόθεσης ατμών καμφοράς, τεχνική σύνθεσης που αναπτύχθηκε κατά τη διάρκεια της μελέτης, καθώς και από τη μηχανική αποφλοίωση του φυσικού γραφίτη.

Τα αποτελέσματα της μελέτης αναμένεται να συμβάλλουν σημαντικά στην κατασκευή νέου τύπου υλικών με βάση το γραφένιο και στη σύνθεση νανο-ηλεκτρονικών διατάξεων μέσω της χωρικά ελεγχόμενης μηχανικής παραμόρφωσής τους.

Τελική αναφορά

ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΕΣ

Συντονιστής:

Γαλιώτης Κωνσταντίνος, Καθηγητής, Τμήμα Επιστήμης Υλικών, Πανεπιστήμιο Πατρών, Συνεργαζόμενο Μέλος ΔΕΠ, Ερευνητικό Ινστιτούτο Χημικής Μηχανικής και Χημικών Διεργασιών Υψηλής Θερμοκρασίας, Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας

Μέλη Ομάδας:

Παπαγγελής Κωνσταντίνος, Επίκουρος Καθηγητής, Τμήμα Επιστήμης Υλικών, Πανεπιστήμιο Πατρών

Παρθένιος Ιωάννης, Ερευνητής, Ερευνητικό Ινστιτούτο Χημικής Μηχανικής και Χημικών Διεργασιών Υψηλής Θερμοκρασίας, Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας

Τάσης Δημήτριος, Μεταδιδακτορικός Συνεργάτης, Ερευνητικό Ινστιτούτο Χημικής Μηχανικής και Χημικών Διεργασιών Υψηλής Θερμοκρασίας, Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας

Novoselov Konstantin, Professor, School of Physics and Astronomy, University of Manchester

Πανεπιστημιούπολη

26504 Ρίο Αχαΐα

Τηλ.: 2610 96 99 22

Φαξ: 2610 96 93 68

secretariat@matersci.upatras.gr

www.matersci.upatras.gr/

menuShadow