Graphyne
ಗ್ರ್ಯಾಫೈನ್ ಇಂಗಾಲದ ಅಲೋಟ್ರೋಪ್ ಆಗಿದೆ. ಇದರ ರಚನೆಯು ಸ್ಫಟಿಕ ಜಾಲರಿಯಲ್ಲಿ ಜೋಡಿಸಲಾದ sp ಮತ್ತು sp2-ಬಂಧಿತ ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣುಗಳ ಒಂದು-ಪರಮಾಣು-ದಪ್ಪ ಸಮತಟ್ಟಾದ ಹಾಳೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಇದನ್ನು ಅಸಿಟಿಲೀನ್ ಬಂಧಗಳಿಂದ ಜೋಡಿಸಲಾದ ಬೆಂಜೀನ್ ಉಂಗುರಗಳ ಜಾಲಿಯಾಗಿ ಕಾಣಬಹುದು. ಬೆಂಜೀನ್ ಉಂಗುರಗಳು n ಅನುಕ್ರಮ ಅಸೆಟಿಲೀನ್ ಅಣುಗಳಿಂದ ಸಂಪರ್ಕಗೊಂಡಾಗ ಈ ವಸ್ತುವನ್ನು ಗ್ರ್ಯಾಫೈನ್-n ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು n = 2 (ಡಯಾಸಿಟಿಲೀನ್ ಕೊಂಡಿಗಳು) ನ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೈನ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಸಿಟಿಲೀನ್ ಗುಂಪುಗಳ ಅಂಶವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ, ಗ್ರ್ಯಾಫೈನ್ ಅನ್ನು ಮಿಶ್ರ ಸಂಕರೀಕರಣ, ಎಸ್ಪಿಕೆ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಬಹುದು, ಅಲ್ಲಿ 1 <ಕೆ <2, ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ (ಶುದ್ಧ ಎಸ್ಪಿ 2 ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗಿದೆ) ಮತ್ತು ವಜ್ರದ (ಶುದ್ಧ ಎಸ್ಪಿ 3) ಸಂಕರೀಕರಣಕ್ಕಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿದೆ. ಆವರ್ತಕ ಗ್ರ್ಯಾಫೈನ್ ರಚನೆಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಬೋರಾನ್ ನೈಟ್ರೈಡ್ ಸಾದೃಶ್ಯಗಳು ಸ್ಥಿರವಾಗಿವೆ ಎಂದು ಮೊದಲ ತತ್ವಗಳ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳು ತೋರಿಸಿದವು. ಈ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳು ಫೋನಾನ್ ಪ್ರಸರಣ ವಕ್ರಾಕೃತಿಗಳು ಮತ್ತು ಅಬ್-ಇನಿಷಿಯೋ ಸೀಮಿತ ತಾಪಮಾನ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕಲ್ ಮಾಲಿಕ್ಯುಲರ್ ಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡಿವೆ. ಗ್ರಾಫೈನ್ನನ್ನು ಮೊದಲು ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕವಾಗಿ ಬಾಗ್ಮನ್ ಮತ್ತು ಇತರರು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದರು. 1987ರಲ್ಲಿ. 2010ರಲ್ಲಿ, ಲೀ ಮತ್ತು ಇತರರು. ಹೆಕ್ಸೆಥಿನೈಲ್ ಬೆಂಜೀನ್ನೊಂದಿಗೆ ಗ್ಲೇಸರ್-ಹೇ ಕ್ರಾಸ್-ಕಪ್ಲಿಂಗ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಗ್ರಾಫೈನ್ ಫಿಲ್ಮ್ಗಳನ್ನು ರಚಿಸುವ ಮೊದಲ ಯಶಸ್ವಿ ವಿಧಾನವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಯಿತು. ಪ್ರಸ್ತಾವಿತ ವಿಧಾನವು ದೀರ್ಘ-ಶ್ರೇಣಿಯ ಕ್ರಮವನ್ನು ಹೊಂದಿರದ ನ್ಯಾನೊಮೀಟರ್-ಪ್ರಮಾಣದ ಗ್ರಾಫೈನ್ ಮತ್ತು ಗ್ರಾಫೈಟ್ರೇನ್ ಅನ್ನು ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸುತ್ತದೆ. 2019ರಲ್ಲಿ, ಕುಯಿ ಮತ್ತು ಸಹೋದ್ಯೋಗಿಗಳು ಬೆಂಜೀನ್ ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಲ್ಸಿಯಂ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಗ್ರ್ಯಾಫೈನ್ ಅನ್ನು ಪಡೆಯುವ ಯಾಂತ್ರಿಕ ರಾಸಾಯನಿಕ ತಂತ್ರದ ಬಗ್ಗೆ ವರದಿ ಮಾಡಿದರು. ಈ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಗ್ರಾಮ್-ಸ್ಕೇಲ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೈನ್ ಅನ್ನು ಪಡೆಯಬಹುದಾದರೂ, ದೊಡ್ಡ ಪ್ರದೇಶದ ಮೇಲೆ ದೀರ್ಘ-ಶ್ರೇಣಿಯ ಸ್ಫಟಿಕೀಯತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಗ್ರ್ಯಾಫೈನ್ಗಳು ಅಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿಯೇ ಉಳಿದಿವೆ. ವಿವಾದಾತ್ಮಕವಾಗಿದ್ದರೂ, ಸಂಶೋಧಕರು 2022 ರಲ್ಲಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೈನ್ ಅನ್ನು ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲು ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಕೈನೆಟಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವಾಗ ಅಲ್ಕೈನ್ ಮೆಟಾಥೆಸಿಸ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿದರು. ವಿವಿಧ ವಿಶ್ಲೇಷಣಾತ್ಮಕ ವಿಧಾನಗಳು ಅದರ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ರಾಸಾಯನಿಕ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ. ಪಡೆದ ಗ್ರ್ಯಾಫೈನ್ ಉತ್ಪನ್ನದ ವೈಡ್-ಆಂಗಲ್ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಸ್ಕ್ಯಾಟರಿಂಗ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣವು ಏಕೀಕೃತ ಸ್ಫಟಿಕದ ರಚನೆಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. 2022 ರಲ್ಲಿ, ಬಹು-ಪದರದ γ-ಗ್ರ್ಯಾಫೈನ್ನ ಮೊದಲ ಸ್ಕೇಲೆಬಲ್ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಸೋನೋಗಶಿರಾ ಜೋಡಣೆ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ 1,3,5-ಟ್ರೈಬ್ರೊಮೊ-2,4,6-ಟ್ರೈಥಿನೈಲ್ ಬೆಂಜೀನ್ನ ಪಾಲಿಮರೀಕರಣದ ಮೂಲಕ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ನಿಯರ್-ಇನ್ಫ್ರಾರೆಡ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಮತ್ತು ವಸ್ತುವಿನ ಆವರ್ತಕ ವೋಲ್ಟಾಮೆಟ್ರಿ ಬ್ಯಾಂಡ್ಗ್ಯಾಪ್ ಅನ್ನು 0.48 ± 0.05 eV ಎಂದು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಗ್ರ್ಯಾಫೈನ್ ಆಧಾರಿತ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಮುನ್ಸೂಚನೆಯನ್ನು ಒಪ್ಪುತ್ತದೆ. ರಚನೆ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಮಾದರಿಗಳ ಬಳಕೆಯ ಮೂಲಕ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಜಾಲರಿಯ ಊಹಿಸಲಾದ ಜ್ಯಾಮಿತಿಗಳ ಮೇಲೆ ವಸ್ತುವಿನ ಹಲವಾರು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಊಹಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಇದರ ಪ್ರಸ್ತಾವಿತ ರಚನೆಗಳು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಜಾಲರಿಯಲ್ಲಿ ಇಂಗಾಲ-ಇಂಗಾಲದ ಏಕ ಬಂಧಗಳ ಬದಲಿಗೆ ಅಸಿಟಿಲೀನ್ ಬಂಧಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವುದರಿಂದ ಹುಟ್ಟಿಕೊಂಡಿವೆ. ಅನೇಕ ಜ್ಯಾಮಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಗ್ರಾಫೈನ್ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿದೆ ಎಂದು ಸಿದ್ಧಾಂತೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ವೈವಿಧ್ಯತೆಯು ಎಸ್. ಪಿ. ಮತ್ತು ಎಸ್. ಪಿ. 2 ಸಂಕರೀಕೃತ ಇಂಗಾಲದ ಬಹು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿದೆ. ಪ್ರಸ್ತಾವಿತ ಜ್ಯಾಮಿತಿಗಳು ಷಟ್ಕೋಣ ಜಾಲರಿ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಆಯತಾಕಾರದ ಜಾಲರಿ ರಚನೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿವೆ. ಸಿದ್ಧಾಂತದ ರಚನೆಗಳಲ್ಲಿ 6,6,12-ಗ್ರಾಫಿನ್ನ ಆಯತಾಕಾರದ ಜಾಲರಿಯು ಭವಿಷ್ಯದ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರಬಹುದು. ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮಾದರಿಗಳು ಗ್ರ್ಯಾಫೈನ್ ಅದರ ಡಬಲ್ ಮತ್ತು ಟ್ರಿಪಲ್ ಬಾಂಡೆಡ್ ಕಾರ್ಬನ್ ಪರಮಾಣುಗಳ ಮೇಲೆ ಡಿರಾಕ್ ಕೋನ್ಗಳ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ಊಹಿಸುತ್ತವೆ. ಡಿರಾಕ್ ಕೋನ್ಗಳ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ, ವಾಹಕ ಮತ್ತು ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ಗಳು ಫೆರ್ಮಿ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ಹಂತದಲ್ಲಿ ರೇಖೀಯ ಶೈಲಿಯಲ್ಲಿ ಸಂಧಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಯೋಜನೆಯ ಪ್ರಯೋಜನವೆಂದರೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಯಾವುದೇ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿಲ್ಲದಂತೆ ವರ್ತಿಸುತ್ತವೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಆವೇಗಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾದ ಶಕ್ತಿಗಳು ಉಂಟಾಗುತ್ತವೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ನಲ್ಲಿರುವಂತೆ, ಷಟ್ಕೋಣ ಗ್ರ್ಯಾಫೈನ್ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿರುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಪ್ರಸ್ತಾಪಿತ ಆಯತಾಕಾರದ 6,6,12-ಗ್ರಾಫೈನ್ನ ಸಮ್ಮಿತಿಯಿಂದಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ವಸ್ತುವಿನ ಸಮತಲದಲ್ಲಿ ವಿವಿಧ ದಿಕ್ಕುಗಳಲ್ಲಿ ಬದಲಾಗುತ್ತವೆ. ಅದರ ಸಮ್ಮಿತಿಯ ಈ ವಿಶಿಷ್ಟ ಲಕ್ಷಣವು ಗ್ರ್ಯಾಫೈನ್ ಅನ್ನು ಸ್ವಯಂ-ಡೋಪ್ ಮಾಡಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ ಇದು ಫೆರ್ಮಿ ಮಟ್ಟಕ್ಕಿಂತ ಸ್ವಲ್ಪ ಮೇಲಿರುವ ಮತ್ತು ಕೆಳಗಿರುವ ಎರಡು ವಿಭಿನ್ನ ಡಿರಾಕ್ ಕೋನ್ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. 6,6,12-ಗ್ರ್ಯಾಫೈನ್ನ ಸ್ವಯಂ-ಡೋಪಿಂಗ್ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಸಮತಲದಲ್ಲಿ ಬಾಹ್ಯ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಸರಿಹೊಂದಿಸಬಹುದು. ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೈನ್ ಮಾದರಿಗಳು 250-300 °C ನ ಕರಗುವ ಬಿಂದುವನ್ನು ತೋರಿಸಿವೆ, ಆಮ್ಲಜನಕ, ಶಾಖ ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನೊಂದಿಗೆ ವಿಭಜನೆಯ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸಿವೆ. ಸಂಭಾವ್ಯ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳು ಅದರ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಶಕ್ತಿಯ ರಚನೆಯಿಂದಾಗಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ಗಿಂತ ಗ್ರ್ಯಾಫೈನ್ ಉತ್ತಮವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಊಹಿಸಲಾಗಿದೆ, ಅವುಗಳೆಂದರೆ ನಿರ್ದೇಶನ-ಅವಲಂಬಿತ ಡಿರಾಕ್ ಕೋನ್ಗಳು. 6,6,12-ಗ್ರಾಫಿನ್ನ ದಿಕ್ಕಿನ ಅವಲಂಬನೆಯು ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್ನಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಗ್ರೇಟಿಂಗ್ಗೆ ಅವಕಾಶ ನೀಡುತ್ತದೆ. ಇದು ವೇಗದ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್-ದಾನ ಮಾಡುವ ಪಾಲುದಾರರಿಂದ γ-ಗ್ರ್ಯಾಫೈನ್ಗೆ ಫೋಟೊಇಂಡ್ಯೂಸ್ಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆಯು ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊದಿಂದ ಸಬ್-ಪಿಕೋಸೆಕೆಂಡ್ ಸಮಯದ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಬಾಹ್ಯ ಕೊಂಡಿಗಳು ಕಾರ್ಬನ್ ಅಲ್ಕೈನ್ ಉತ್ಪನ್ನಗಳ ಅಲೋಟ್ರೋಪ್ಗಳು ಎರಡು ಆಯಾಮದ ನ್ಯಾನೊವಸ್ತುಗಳು