Grafene tesina

Il grafene: il materiale delle meraviglie

Alessio Lupini Liceo Scientifico Vito Volterra

1

2013/2014

Struttura

Fisica applicazioni

Polimorfi grafesmo ne

Application graphene

Struttura del grafene

Singolo strato nella

di atomi di

L’atomo di configurazione elettronica

carbonio

carbonio è e elettronica

reticolo

l’elemento del carbonio

bidimensionale (2D)

fondamentale (Z=6) 1s2 2s2

esagonale.

Nell’orbitale 1s gli

elettroni sono

sostanzialmente

inerti e non

contribuiscono al

legame chimico.

L’orbitale planare sp2,

che genera il forte

legame covalente. Gli

orbitali sp2 formano

angoli di 120°.

Il restante orbitale

2pz costituisce il

legame pi greco,

responsabile delle

straordinarie proprietà elettroniche

del grafene.

I transistor

Esso è costituito da un cristallo suddiviso in tre regioni, che posso essere disposte in due modi diversi:

• Congiunzione n-p-n
• Congiunzione p-n-p

I semiconduttori sono materiali che hanno una resistività (o anche una conducibilità) intermedia tra i conduttori e gli isolanti.

Essi sono alla base di tutti i principali dispositivi

Il grafene come il silicio

Un atomo di silicio ha 4 elettroni nello strato più esterno e sono detti elettroni di valenza.

In un cristallo di silicio ciascuno di questi elettroni viene condiviso con uno degli atomi più vicini.

Una coppia di elettroni condivisi dà origine ad un legame covalente.

In questo modo per ogni atomo viene riempito completamente lo strato più esterno che può contenere otto elettroni.

Tutti gli elettroni di valenza sono legati a coppie di atomi quando T=0 K.

Non ci sono elettroni disponibili per dare luogo a correnti elettriche.

All’aumentare di T un certo numero di elettroni può acquistare l’energia sufficiente per rompere il legame e quindi può muoversi liberamente nel cristallo.

In questo modo un legame rimane incompleto, e si forma una lacuna.

Movimento di una lacuna

In presenza di un legame incompleto è possibile che un elettrone di un atomo vicino vada ad occupare la lacuna.

In questo modo viene prodotta una nuova lacuna nell’atomo da cui proviene l’elettrone.

La lacuna si comporta come una particella di carica positiva libera di muoversi attraverso il cristallo.