Blog

Tünel Elektronları
Tünel Elektronları Teorik bir bakış açısından, bir tünel elektronu, örneğin bir taramalı tünelleme mikroskobu ölçümünde, iki sonsuz metal ucu ve bir vakum bariyerinden ve isteğe bağlı olarak bir molekül veya bir kümeden oluşan bir arayüzden oluşan bir sistemin parçasıdır. Sonsuz kurşunlardan farklı özelliklere sahip atomlar içerir. Sistemin açık olduğu söylenebilir, yük taşıyıcıların sayısı sabit değildir ve denge dışında, uygulanan potansiyel ve yük taşımanın kendileri sistem içinde kutuplaşmalar ve uyarımlar getirir. Böyle bir sistemin teorik tanımı son yıllarda önemli ölçüde ilerlemiştir; bugüne kadarki en kapsamlı açıklama, Lippman-Schwinger denkleminin kendi kendine tutarlı bir çözümüne veya dengesiz fonksiyon yaklaşımına dayanmaktadır. Örneğin bir molekül-yüzey arayüzü içindeki elastik olmayan etkiler, vakumdan yüzey substratına giden çoklu elektron yolları dikkate alınarak dahil edilebilir. Vakum bariyerinin kendi içinde, elastik olmayan etkiler önemsiz bir rol oynar. Burada, taramalı tünelleme mikroskobundaki çoğu deneyde olduğu gibi, problem, termal dengede olduğu düşünülen iki uç (S yüzeyi ve T ucu) arasındaki tünelleme akımının açıklamasına indirgenebilir. Devrenin öngerilim potansiyeli bu durumda, μS ve μT ile sembolize edilen yüzey ve uç sisteminin kimyasal potansiyellerinin bir modifikasyonu ile tanımlanır. Bu, tünel açma problemini Landauer–Bütiker formülasyonuna indirger. Burada f, Fermi dağılım fonksiyonunu, GR(A)(E) bariyerin geciktirilmiş (gelişmiş) fonksiyonunu ve ΓS,ΓT sırasıyla yüzey ve uç temaslarını ifade eder. Gecikmiş ve gelişmiş kendi kendine enerji yüzey ve uç terimlerinin farkına karşılık gelirler; onları yüzeyin spektral fonksiyonu AS(T) ile olan ilişkilerine göre tanımlarız. Şu anda, bu denklemler yerel baz kümeleri içinde ve bir matris gösteriminde değerlendirilmektedir. Teorik bir bakış açısından bu, ya iki yüzeyin elektronik özelliklerini yerelleştirilmiş bir gösterimde temsil etmeyi ya da çoğu yoğunluk fonksiyonel yönteminin düzlem-dalga temel setini yerel bir temele dönüştürmeyi gerektirir. Yüzey dalga fonksiyonlarının vakum kuyrukları çok hızlı bozunduğundan, yerel temel setlerin kullanılması tünel açma bariyerindeki sayısal doğruluğu tehlikeye atar: bu durumda sabit akım konturları yüzeye çok yakındır. Aşağıdaki sunum, Dyson denkleminin akıllıca uygulanmasıyla bu sınırlamanın kaldırılabileceğini ve tünelleme akımının ve etkileşim enerjisinin daha sonra bir düzlem-dalga temel kümesi içinde ve genel sistem gibi kırık yanal simetriye sahip bir sistem için hesaplanabileceğini göstermektedir.  Vakum bariyerinin İşlevi Bu noktada, iki sistemin elektronik öz durumlarına dayanan bir gerçek uzay temsilinde verilen, iki yüzeyin işlevlerine dayanan problemin bir formülasyonunu sunuyoruz. Tanımlanan çoklu saçılma formalizminin gerçek uzayda nasıl değerlendirilebileceğini ve bunun tünel açma probleminin pertürbasyon genişlemesiyle nasıl ilişkili olduğunu gösteriyoruz. Yüzeyin bir özvektör açılımı ile başlıyoruz ve verilen Green fonksiyonlarının ucunu veriyoruz. Bu bölüm boyunca dalga fonksiyonları ψ ve χ yoğunluk fonksiyonel hesaplamasından kaynaklanan sırasıyla yüzey ve ucun Kohn-Sham durumlarını gösterir. Sistemin kurulumu gösterilmektedir. Green fonksiyonlarının enerji öz değerleri, uygulanan öngerilim voltajı nedeniyle kaydırılır, böylece Ei = Ei −eV/2, Ej = Ej +eV/2. AS spektral fonksiyonu, elde ettiğimiz yük yoğunluğu matrisini tanımlar. C bir sabit olduğunda, çift hacim entegrasyonunu gerçekleştiririz. Bu durumda, yüzey durumlarının ortogonalliği, ifadeyi kompakt bir forma indirger. Bariyerdeki fonksiyonun inşası için, yük yoğunluğunun yüzey ve ucun ayrı ayrı hesaplanmasından bilindiği gerçeğini kullanıyoruz. Zayıf bağlantı limitinde, arayüzün toplam yük yoğunluğu verilir. Tünel diyot Nedir Tünel diyot Tünel diyot çalışma Prensibi Kuantum tünelleme Tünel diyot sembolü Kuantum tünelleme pdf Varikap diyot sembolü Kuantum fiziği formülleri Bu, vakum bariyerinin Green fonksiyonu için sıfır dereceli bir yaklaşımın, yüzey ve uç fonksiyonlarının toplamı olarak oluşturulabileceğini gösterir. Bu Green fonksiyonunun köşegen elemanları r1 = r2 toplam yük yoğunluğuna eşittir. Köşegen dışı elemanlar r1 à= r2 için, bu seçimin haklı olduğunu iki ayrı tahminle gösteriyoruz. Yüzey bölgesinde,VT =0veGT ≈0.Tip bölgesinde,VS =0ve GS ≈ 0. Vakum bölgesinde her iki terim de vakum bariyerinin farklı taraflarında merkezli ve üstel olarak azalan fonksiyonların ürünleridir; sonuç olarak diğer terimlerle karşılaştırıldığında çok küçüktürler. Böylece yaklaşık olarak tüm sistem boyunca geçerlidir. İkinci olarak, fonksiyonun iyi bilinen özelliğini yazalım. Bu formülde yerine koymak aşağıdaki koşulla sonuçlanır: GS(z)GT(z) = 0. Bu, yüzey bölgesinde, GT ≈ 0 olduğundan, tüm sistemde yaklaşık olarak sağlanır; uç bölgesinde, GS ≈ 0 ve vakum bölgesinde, sistemin zıt uçlarında merkezlenmiş iki üstel fonksiyonun bir çarpımı elde ederiz. Sıfır Dereceli Akım Şimdi, denge dışı formalizmdeki izi hesaplamak için gerekli tüm bileşenler, gerçek uzay yüzey ve uç dalga fonksiyonları cinsinden verilmiştir. Trace için aşağıdaki ifadeyi elde ederiz. Aik matris elemanlarının hesaplanması, doğrudan gerçekleştirilemeyen sonsuz uzayda bir entegrasyonu içerir. Hacim integrallerini yüzey integrallerine dönüştürmek için, yüzey ve ucun vakum durumlarının, vakum dinger denklemine uyan, karakteristik bozunma sabitlerine sahip serbest elektron çözümleri olduğu gerçeğini kullanırız. Bazı önemsiz manipülasyonlardan sonra ve teoremden yararlanarak, bu, hacim integralini ayırma yüzeyi üzerinde bir integrale dönüştürmemizi sağlar. İlişki yalnızca κ2i à= κ2k ise geçerlidir. Uygulamada, yüzey ve uç iş fonksiyonları genellikle farklı olduğundan, yaklaşımın genelliğini sınırlamaz. Yüzey integrali iyi bilinmektedir; 2/2m evrensel sabitinden ayrı olarak pertürbasyon yaklaşımındaki tünel açma matrisi öğesini tanımlar. Enerji aralığı üzerinden integral alarak, sıfır mertebe yaklaşımında tünelleme akımından elde ederiz. Bu formülasyondan, elde edilen tünelleme spektrumunun veya dI/dV eğrilerinin, uygulanan öngerilim voltajıyla karesel olarak artacağı görülebilir. Bu aslında spektroskopi deneylerinde gözlenir. Parantez içindeki ikinci terim, sıfır dereceli saçılma yaklaşımındaki yanlılık bağımlılığını verir, standart Bardeen yaklaşımına yönelik bir düzeltmedir ve sıfır yanlılık sınırında geri kazanılabilir. Bu durumda, Bardeen yönteminin, tam bir saçılma işlemine sıfır yanlılık sınırında sadece sıfır dereceli bir yaklaşım olduğu sonucunu doğrularız. Bu sonuç ve saçılma teorisi açısından yorumlanması iyi bir şekilde kabul edilmektedir. Burada, arayüzün sıfır dereceli Green fonksiyonu seçiminin haklı olduğunu bir kez daha göstermektedir.

Sentez Yöntemleri – Nanomalzeme Mühendisliği Ödevleri – Nanomalzeme Ödev Hazırlatma – Nanomalzeme Alanında Tez Yazdırma – Nanomalzeme Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları 

Grafen ve Kompozitleri

Grafit, İngiltere, Cumbria’daki Borrowdale yakınlarındaki 16. yüzyıldan kalma bir madende keşfedildi. Bulgusunun başlangıcında, örneğin işaretleme ve tanımlayıcı amaçlar için kullanılan grafit, yakındaki çiftçiler koyunlarını işaretlemek için maden grafit bloklarını kullandılar.

Yumuşaklığı ve koyu rengi nedeniyle, grafit uzun süredir özel bir kurşun türü olarak kullanılmaktadır. Grafen, kimya literatüründe grafiksel yapıya sahip tek karbon tabakasıdır. Grafen, grafitin ara bileşiğinde ortaya çıkan tek karbon katmanları olarak da sınıflandırılır.

Örneğin, bir dizi naftalin, antrasen, koronen vb. şeklinde bulunur. Standart karbon jargonu için “grafen tabakası” terimi de dikkate alınır. Keşfinden bu yana, tek katmanlı atomik yapı nanoteknoloji platformunda devrim yarattı. 2004’ten sonra katlanarak artan kullanımlarıyla grafen nanoteknoloji pazarını işgal etti.

Grafen, olağanüstü özellikleri nedeniyle kompozit dünya için bir “sihirli mermi”dir. Grafen araştırması alışılmadık derecede yüksek bir seviyeye ulaştı ve 2009 yılında Geim tarafından uygulamalı bilimlerin bir şampiyonu olarak kuruldu.

Grafen, grafitten yapılmış tek bir düz levhadır ve bal peteği kristal düzleminde paketlenmiş tek karbon atomlu tek katmanlı ideal iki boyutlu (2D) yapıya sahiptir. Yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobu (TEM) görüntüsü ile birlikte grafen içindeki karbon atomlarının iki boyutlu petek yapısını gösterir.

TEM görüntüsü, 0.14 nm karbon-karbon mesafesine sahip altıgen örgüyü açıkça göstermektedir. Grafen, diğer tüm boyutlardaki grafit malzemeler için temel yapı taşı olarak kabul edilir. Sıfır boyutlu (0D) fullerenlere sarılabilir, tek boyutlu (1D) nanotüplere yuvarlanabilir ve üç boyutlu (3D) grafite istiflenebilir.

Bu nedenle grafen, tüm grafit karbon bazlı nanomalzemelerin anası olarak adlandırılır. Grafenin tüm grafit formların anası olduğunu gösteren şematik diyagramı gösterir. Grafen, grafit, karbon nanotüpler ve fullerenler dahil olmak üzere karbon allotropikte çok önemli bir yapısal elementtir.

Bu nedenle, grafen, bir atomik zar tabakasının eşsiz bir örneğidir. Diğer herhangi bir zar gibi, iki boyutlu yapı bozulmaları üç boyutlu bir ortamda çok az enerjiye mal olur, bu nedenle grafen katlanma, bozulma, kıvrımlar, kırışıklıklar, kabarcıklar, kırışıklar oluşturma vb. için mükemmel bir potansiyele sahiptir.

Bununla birlikte, grafen, özelliklerini deneysel olarak bir alt tabaka veya iskele yoluyla ölçmek için stabilize edilebilir. Grafit yığınlı tabakaların yüksek pul pul dökülme potansiyeli, grafit hazırlamanın en zorlu yönüdür. Grafit, istifleme düzenine dayanan bir grafen katman yığını olarak tanımlanır.

Bu istifleme nispeten grafen yönlendirme düzlemine bağlıdır. Her bir grafit tabakasının zayıf etkileşimi nedeniyle, grafit bileşeni kolaylıkla bölünebilir. Grafit, birbirine bağlı olan ve kovalentten daha az kırılgan düzlem içi bağlar olan bir grafen levha yığınıdır.

Belirtildiği gibi, grafen levhalar arasındaki zayıf van der Waals etkileşimi, ince bir grafen levha yığınının toplu bir grafitten pul pul dökülmesini kolaylaştırabilir, yani pürüzlü bir yüzey üzerine çizildiğinde ince grafit katmanları bu yüzeye yapışır.

Farklı endüstrilerin, özellikle de grafen kullanımının üreticiler için son teknoloji ürünü küresel pazarı kökten değiştirdiği kompozit sektörünün taleplerine yanıt olarak grafeni büyük ölçekte sentezlemek için birkaç girişimde bulunuldu.

Grafen, olağanüstü fiziksel, elektriksel ve mekanik özellikleri nedeniyle bilim camiasında büyük ilgi gördü. 2.5 × 105 cm2 V-1 s-1’de yüksek elektron hareketliliği, Young modülü 1 TPa ile yüksek mekanik sertlik ve 130 GPa içsel mukavemet, 3.000 W m K-1 üzerinde son derece yüksek termal verim dahil olmak üzere grafenin benzersiz özelliklerinden bazıları α-optik absorpsiyon yaklaşık %2,3’tür (ağ sabitinde α herhangi bir gaz formu için tamamen geçirgendir ve son derece yüksek elektrik akımı yoğunluğuna sahip olabilir (bakırdan bir milyon kat daha yüksek).

Grafen, havacılık teknolojileri, elektronik, uzun ömürlü elektrik, çevre, ilaçlar ve gıda dahil olmak üzere bir dizi gelişmiş özelliğe sahip bir ana bilgisayar matrisine birçok sektörde uygulanmaktadır.

Nano malzeme sentez yöntemleri
Nanopartikül sentez yöntemleri
Nanomalzeme üretim metodları ve karakterizasyonu
Nanoparçacık sentezi
Sol-jel yöntemi ile nano malzeme üretimi
Nanopartikül üretim Yöntemleri ppt
Nano malzeme örnekleri
Nanopartikül Nedir

Sentez Yöntemleri

2004’te ilk kararlı grafen tek tabakasını keşfetmesinden bu yana, grafeni hazırlamak için muazzam çabalar sarf edildi. Grafen hazırlamak için yukarıdan aşağıya ve aşağıdan yukarıya olarak sınıflandırılan iki yaklaşım kullanılabilir.

Grafen üretmek için bu iki yaklaşımı hazırlamak için mekanik pul pul dökülme, epitaksiyel büyüme, CVD solvotermal, grafit termal genleşme ve grafen oksitin (GO) kimyasal indirgemesi ve mikrodalga destekli pul pul dökülme dahil olmak üzere altı önemli teknik vardır. Bununla birlikte, toplu miktarlarda termal hidrotermal kimyasal ve solvotermal indirgeme elde edilebilir. Bu yaklaşımlar aynı zamanda çok yönlü, ölçeklenebilir ve geniş kapsamlı uygulamalar için uygundur.

Yukarıdan Aşağıya Yaklaşım

Yukarıdan aşağıya yaklaşımda, grafen, mekanik bölünme, sonikasyon, kimyasal oksidasyon ve grafit elektrokimyasal eksfoliasyon dahil olmak üzere grafit veya grafit türevlerinin fiziksel eksfoliasyonundan yapılır. Grafit pulları içinde bir scotch bant tekniği ile yüksek oranda yönlendirilmiş olan bölünme pul pul dökülmüş grafenin mikromekanik tekniğidir.

2004 yılında Geim ve Novaselov bu tekniğe öncülük ettiler. Tek grafik sayfalarının tutarlılığı bu yöntemden yararlanmıştır. Stankoviç et al. daha sonra grafit oksitin hazırlanması için iyonlaştırma işlemini tanıttı. Bu yöntem, grafit oksit n’nin bir akışkan ortam içinde akustik hidrazin tarafından dağıtılmasını içerir.

Santrifüjleme, sonunda, pul pul dökülmemiş grafitin grafenden izolasyon işlemidir. Ne yazık ki, indirgeme işlemleri sırasında farklı fonksiyonel grupların eksik çıkarılması, grafen yöntemiyle üretilen grafene kıyasla düşük kaliteli grafe neden olur.

Sıvı eksfoliasyon yöntemlerinin iki ana formu, yani yüzey aktif madde içermeyen ve yüzey aktif madde destekli sıvı faz eksfoliasyonu başarıyla tanımlanmıştır. Şu anda, kimyasal oksidasyon, yüksek verimde grafen ürünleri ile en umut verici tekniktir.

Grafen oksit levhalar, formüle edilen üç ana yönteme tabi tutulan grafit oksidasyon pullarından elde edilir. Bu yöntemler, GO’nun oksidasyonu sırasında ortaya çıkan elektronik konjugasyonun kaybı nedeniyle grafitten daha parlak bir renge sahip GO katman yapıları üretti.

GO katmanları, epoksi ve hidroksi grupları ve kenar karboksi ile süslenmiş oksitlenmiş grafen levhalardan yapılmıştır. Bu katmanlar bazal düzlemlerden oluşur. Bu tür oksijen işlevleri, hidrofon oksit galerilerini GO hidrofilik grafen ve su molekülleri ile araya koymayı kolaylaştırır.

Bu oksijen çok yönlülüğü, kovalent olarak bağlanan oksijen bağlayıcı, kovalent olmayan, su bağlayıcı karbon grafit oksit katmanları ve su molekülleri arasındaki grafit tipi bir interkalasyon kompleksi olarak da adlandırılabilir. Buna karşılık, Grafen kimyasal tabakalarının kolloidal süspansiyonunu oluşturmak için elektrokimyasal grafit preparasyonu kullanıldı.

Grafit levhalar, ticari grafit çubuklar kullanılarak da hazırlanabilir. Bu teknik, 10-20 V’luk bir uygulama potansiyeline sahip, imidazolyum bazlı faz-ayrılmış su ve iyonik sıvı karışımına daldırılmış grafit çubuklarla gerçekleştirilebilir.

Bu tekniğin, çökeltilmiş grafit anodundan türetilen iyonik-sıvı grafit fonksiyonel tabakalar oluşturduğu iddia edildi. Bu DMF süspansiyonunda AFM, ~1,1 nm’lik ortalama CMG kutu kalınlığını hesapladı. İyonik sıvıların çeşitli biçimleri ve çeşitli iyonik sıvı/su oranları, grafen nano tabakaların özelliklerini etkileyebilir.

Etiketler: , , , , , , ,

Bir yanıt yazın