بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
گرافن پایه ساختارهای مهم کربنی (1)
اسلاید 2 :
نانوساختارها
نانوساختارهای کربنی
اسلاید 3 :
ساختارهای کربنی
اتمهای کربن در ساخت بسیاری از ترکیبات مهم شیمیایی شرکت دارند.
از این رو پایه و اساس فناوریهای مختلفی هستند.
این اتمها علاوه بر ترکیب شدن با عناصر دیگر، میتوانند با اتمهای کربن نیز پیوند دهند.
اسلاید 4 :
اتم کربن از نظر ترتيب پر شدن اوربیتالها، دارای ساختار الکترونی 1s22s22p2 است.
بنابراین چهار الکترون آزاد وجود داردکه امکان تشکیل چهار پیوند را برای این اتمها مهیا میسازد.
اسلاید 5 :
پیوندهایی که اتمهای کربن تشکیل میدهند، در ترکیبات گوناگون به شکل های متفاوتی دیده میشود و بنابراین خواص متفاوتی نیز ایجاد میکند.
اسلاید 6 :
این اتمها در ساختار الماس چهار پیوند یگانه کوالانسی (Single Covalent Bond) ایجاد میکنند.
یعنی هر اتم کربن با چهار اتم کربن دیگر پیوند میدهد.
بنابراین از تمام 4 ظرفیت خود برای تشکیل پیوند استفاده کرده است.
اسلاید 7 :
در ساختار گرافیت، نانولوله، فولرن و گرافن نیز پیوندهای یگانهای بین اتمهای کربن وجود دارد.
با این تفاوت که هر اتم تنها با 3 اتم دیگر پیوند میدهد و در نتیجه سه پیوند یگانه کوالانسی دارد.
اسلاید 8 :
در این ساختارها اتم کربن یکی از ظرفیتهای خود را مصرف نمیکند.
اين ظرفيت خالی که در واقع يک الکترون اضافی است، می تواند به صورت خارج از صفحهای با دیگر اتمها تشکیل پیوند دهد.
این ظرفیت آزاد یا معلق میتواند در شرایطی با گروههای عاملی یا دیگر اتمهای رادیکالی موجود در محیط پیوند دهد.
اسلاید 9 :
در ابعاد نانومتر، چند پارامتر مهم وجود دارد که تاثير بسياری بر خواص مواد میگذارد.
اندازه و شکل فیزیکی نانومواد و چگونگی پیوندهای بین اتمی آنها از این قبیل پارامترها هستند.
اسلاید 10 :
در مورد نانولولههای کربنی، پارامترهایی مانند موارد زیر از جمله خواص فيزيکی و شيميايي هستند که در تعیین خواص نقش دارند..
طول، قطر، نحوه چینش اتمها در ساختار نانولوله، تعداد دیوارهها، نقصهای ساختاری و گروههای عاملی موجود بر روی نانولوله
اسلاید 11 :
نانولوله، همانطور که از نامش برمیآید، استوانه ای تو خالی با قطری در حد نانومتر است.
طول هر نانولوله میتواند از چند نانومتر تا چند میکرومتر باشد.
اگر نانولوله ای تک دیواره را در نظر بگیریم، با برش دادن دیواره آن در راستای طول نانولوله، یک صفحه از اتمهای کربن به نام گرافن به دست میآید.
اسلاید 12 :
گرافن
گرافن ورقه ای دو بعدی (D-2) از اتم های کربن در یک پیکربندی شش ضلعی (لانه زنبوری) می باشد که اتم ها با هیبرید SP2 به هم متصل شده اند.
گرافن جدیدترین عضو خانواده مواد کربنی گرافیتی چند بعدی می باشد، که شامل.
فولرن به عنوان نانوماده صفر بعدی (D-0)
نانولوله های کربنی به عنوان نانوماده یک بعدی (D-1)
گرافیت به عنوان یک ماده سه بعدی (D-3) می باشد.
اسلاید 13 :
فرمهای مختلف کربن گرافیتی
اسلاید 14 :
گرافن
صفحات گرافن با کنار هم قرار گرفتن اتمهای کربن تشکیل میشوند.
در يک صفحه گرافن، هر اتم کربن با 3 اتم کربن دیگر پیوند داده است.
این سه پیوند در یک صفحه قرار دارند و زوایای بین آنها با یکدیگر مساوی و برابر با °120 است.
در این حالت، اتمهای کربن در وضعیتی قرار میگیرند که شبکهای از شش ضلعیهای منتظم را در حالت ایده آل ایجاد میکنند.
طول پیوند کربن-کربن در گرافن در حدود 0/142 نانومتر است.
اسلاید 15 :
گرافن تک لایه ساختار زیر بنایی برای ساخت ساختارهای کربنی می باشد.
این ساختارها اگر بر روی هم قرار بگیرند، توده سه بعدی گرافیت را تشکیل میدهند.
بر هم کنش بین این صفحات از نوع واندروالسی با فاصله بین صفحه ای 0/335 نانومتر میباشد.
اسلاید 16 :
اگر تک لایه گرافنی حول محوری لوله شود، نانو لوله کربنی شبه یک بعدی و اگر به صورت کروی پیچانده شود فلورن شبه صفر بعدی را شکل میدهد.
اسلاید 17 :
در يک صفحه گرافن، هر اتم کربن یک اوربیتال در خارج از صفحه دارد.
این اوربیتال مکان مناسبی برای پیوند با برخی گروههای عاملی و همچنین اتمهای هیدروژن است.
پیوند بین اتمهای کربن در صفحه کوالانسی بوده و بسیار محکم است.
بنابراین گرافن استحکام بسیار زیادی دارد.
انتظار میرود که نانولولههای کربنی نیز استحکام زیادی داشته باشند.
اسلاید 18 :
گرافیت یک ماده کربنی پر مصرف و شناخته شده است.
گرافیت از روی هم قرار گرفتن لایههای گرافن و تشکیل یک ساختار منظم تشکیل میشود.
اسلاید 19 :
گرافیت بسیار نرم است.
آنچه لایههای گرافن را روی یکدیگر نگه میدارد، پیوندهای واندروالس بین آنهاست.
این پیوند بسیار ضعیف است.
بنابراین لایههای گرافن به راحتی میتوانند روی هم بلغزند.
به همين دلیل گرافیت (نوک مداد سیاه) نرم است.
اسلاید 20 :
لایه های گرافنی از 3 تا 10 لایه.
گرافن کم لایه (Few Layer Graphene)
بین 10 تا 30 لایه را به نام گرافن چند لایه .
گرافن ضخیم (Thick Graphene) و یا نانو بلور های نازک گرافیتی مینامند.
