ഗ്രാഫീനിൻ്റെ പ്രയോഗം

1. വൻതോതിലുള്ള ഉൽപ്പാദനത്തിൻ്റെയും വലിയ വലിപ്പത്തിലുള്ള പ്രശ്‌നങ്ങളുടെയും ക്രമാനുഗതമായ മുന്നേറ്റത്തോടെ, ഗ്രാഫീൻ്റെ വ്യാവസായിക പ്രയോഗത്തിൻ്റെ വേഗത ത്വരിതഗതിയിലാകുന്നു. നിലവിലുള്ള ഗവേഷണ ഫലങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ആദ്യത്തെ വാണിജ്യ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ മൊബൈൽ ഉപകരണങ്ങൾ, എയ്‌റോസ്‌പേസ്, പുതിയ ഊർജ്ജം എന്നിവയായിരിക്കാം. ബാറ്ററി ഫീൽഡ്. അടിസ്ഥാന ഗവേഷണം ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ അടിസ്ഥാന ഗവേഷണത്തിന് ഗ്രാഫീനിന് പ്രത്യേക പ്രാധാന്യമുണ്ട്. പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ സ്ഥിരീകരിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് സൈദ്ധാന്തികമായി മാത്രം തെളിയിക്കാൻ കഴിയുന്ന ചില ക്വാണ്ടം ഇഫക്റ്റുകൾ ഇത് പ്രാപ്തമാക്കുന്നു.

2. ദ്വിമാന ഗ്രാഫീനിൽ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ പിണ്ഡം ഇല്ലെന്ന് തോന്നുന്നു. ഈ പ്രോപ്പർട്ടി ഗ്രാഫീനെ ആപേക്ഷിക ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്‌സ് പഠിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന ഒരു അപൂർവ ഘനീഭവിച്ച പദാർത്ഥമാക്കി മാറ്റുന്നു-കാരണം പിണ്ഡമില്ലാത്ത കണങ്ങൾ പ്രകാശവേഗതയിലായിരിക്കണം അതിനാൽ, സൈദ്ധാന്തിക ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് പുതിയ ഗവേഷണ ദിശ നൽകുന്ന ആപേക്ഷിക ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്‌സ് ഇതിനെ വിവരിക്കണം: ചിലത് ഭീമാകാരമായ കണികാ ആക്സിലറേറ്ററുകളിൽ ആദ്യം നടത്തേണ്ട പരീക്ഷണങ്ങൾ ചെറിയ ലബോറട്ടറികളിൽ ഗ്രാഫീൻ ഉപയോഗിച്ച് നടത്താം. സീറോ എനർജി ഗ്യാപ്പ് അർദ്ധചാലകങ്ങൾ പ്രധാനമായും ഒറ്റ-പാളി ഗ്രാഫീനാണ്, ഈ ഇലക്ട്രോണിക് ഘടന അതിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിലെ വാതക തന്മാത്രകളുടെ പങ്കിനെ ഗുരുതരമായി ബാധിക്കും. ബൾക്ക് ഗ്രാഫൈറ്റുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ഉപരിതല പ്രതികരണ പ്രവർത്തനം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള സിംഗിൾ-ലെയർ ഗ്രാഫീൻ്റെ പ്രവർത്തനം ഗ്രാഫീൻ ഹൈഡ്രജനേഷൻ്റെയും ഓക്സിഡേഷൻ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെയും ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു, ഇത് ഗ്രാഫീൻ്റെ ഇലക്ട്രോണിക് ഘടനയ്ക്ക് ഉപരിതല പ്രവർത്തനത്തെ മോഡുലേറ്റ് ചെയ്യാൻ കഴിയുമെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

3. കൂടാതെ, ഗ്യാസ് മോളിക്യൂൾ അഡ്‌സോർപ്‌ഷൻ്റെ ഇൻഡക്ഷൻ വഴി ഗ്രാഫീൻ്റെ ഇലക്ട്രോണിക് ഘടന മാറ്റാൻ കഴിയും, ഇത് കാരിയറുകളുടെ സാന്ദ്രത മാറ്റുക മാത്രമല്ല, വ്യത്യസ്ത ഗ്രാഫീനുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഡോപ്പ് ചെയ്യാനും കഴിയും. സെൻസർ ഗ്രാഫീൻ ഒരു കെമിക്കൽ സെൻസറാക്കി മാറ്റാം. ഗ്രാഫീനിൻ്റെ ഉപരിതല അഡോർപ്ഷൻ പ്രകടനമാണ് ഈ പ്രക്രിയ പ്രധാനമായും പൂർത്തിയാക്കുന്നത്. ചില പണ്ഡിതന്മാരുടെ ഗവേഷണമനുസരിച്ച്, ഗ്രാഫീൻ കെമിക്കൽ ഡിറ്റക്ടറുകളുടെ സംവേദനക്ഷമതയെ ഒറ്റ തന്മാത്ര കണ്ടെത്തലിൻ്റെ പരിധിയുമായി താരതമ്യം ചെയ്യാം. ഗ്രാഫീനിൻ്റെ അതുല്യമായ ദ്വിമാന ഘടന അതിനെ ചുറ്റുമുള്ള പരിസ്ഥിതിയോട് വളരെ സെൻസിറ്റീവ് ആക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ബയോസെൻസറുകൾക്ക് അനുയോജ്യമായ ഒരു വസ്തുവാണ് ഗ്രാഫീൻ. ഗ്രാഫീൻ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച സെൻസറുകൾക്ക് വൈദ്യശാസ്ത്രത്തിലെ ഡോപാമൈൻ, ഗ്ലൂക്കോസ് എന്നിവ കണ്ടെത്തുന്നതിന് നല്ല സംവേദനക്ഷമതയുണ്ട്. ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ ട്രാൻസിസ്റ്റർ ഗ്രാഫീൻ ഉപയോഗിക്കാം. ഗ്രാഫീൻ ഘടനയുടെ ഉയർന്ന സ്ഥിരത കാരണം, ഇത്തരത്തിലുള്ള ട്രാൻസിസ്റ്ററിന് ഇപ്പോഴും ഒരു ആറ്റത്തിൻ്റെ സ്കെയിലിൽ സ്ഥിരതയോടെ പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയും.

4. വിപരീതമായി, നിലവിലുള്ള സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ ഏകദേശം 10 നാനോമീറ്റർ സ്കെയിലിൽ അവയുടെ സ്ഥിരത നഷ്ടപ്പെടും; ഗ്രാഫീനിലെ ഇലക്‌ട്രോണുകളുടെ ബാഹ്യ മണ്ഡലത്തിലേക്കുള്ള അൾട്രാ ഫാസ്റ്റ് പ്രതികരണ വേഗത അത് കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളെ വളരെ ഉയർന്ന പ്രവർത്തന ആവൃത്തിയിൽ എത്തിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ഗ്രാഫീൻ ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളുടെ പ്രവർത്തന ആവൃത്തി 100 GHz ആയി വർദ്ധിപ്പിക്കുമെന്ന് IBM 2010 ഫെബ്രുവരിയിൽ പ്രഖ്യാപിച്ചു, ഇത് അതേ വലിപ്പത്തിലുള്ള സിലിക്കൺ ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളേക്കാൾ കൂടുതലാണ്. കൺസ്യൂമർ ഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ് ഷോയിൽ വഴങ്ങുന്ന സ്‌ക്രീൻ വളരെയധികം ശ്രദ്ധ ആകർഷിച്ചു, ഭാവിയിൽ മൊബൈൽ ഉപകരണ ഡിസ്‌പ്ലേകൾക്കായി ഫ്ലെക്‌സിബിൾ ഡിസ്‌പ്ലേ സ്‌ക്രീനുകൾ വികസിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രവണതയായി ഇത് മാറിയിരിക്കുന്നു.

5. ഫ്ലെക്‌സിബിൾ ഡിസ്‌പ്ലേയുടെ ഭാവി വിപണി വിശാലമാണ്, കൂടാതെ ഗ്രാഫീൻ ഒരു അടിസ്ഥാന വസ്തുവായി ലഭിക്കാനുള്ള സാധ്യതയും വാഗ്ദാനമാണ്. ദക്ഷിണ കൊറിയൻ ഗവേഷകർ ആദ്യമായി ഗ്രാഫീൻ്റെ ഒന്നിലധികം പാളികളും ഒരു ഗ്ലാസ് ഫൈബർ പോളിസ്റ്റർ ഷീറ്റ് അടിവസ്ത്രവും ചേർന്ന ഒരു ഫ്ലെക്സിബിൾ സുതാര്യമായ ഡിസ്പ്ലേ നിർമ്മിച്ചു. ദക്ഷിണ കൊറിയയിലെ സാംസങ്ങിലെയും സുങ്‌ക്യുങ്ക്‌വാൻ യൂണിവേഴ്‌സിറ്റിയിലെയും ഗവേഷകർ 63 സെൻ്റിമീറ്റർ വീതിയുള്ള ഫ്ലെക്‌സിബിൾ സുതാര്യമായ ഗ്ലാസ് ഫൈബർ പോളിസ്റ്റർ ബോർഡിൽ ടിവിയുടെ വലുപ്പമുള്ള ശുദ്ധമായ ഗ്രാഫീൻ്റെ ഒരു കഷണം നിർമ്മിച്ചു. ഇതുവരെയുള്ള ഏറ്റവും വലിയ "ബൾക്ക്" ഗ്രാഫീൻ ബ്ലോക്കാണിതെന്ന് അവർ പറഞ്ഞു. തുടർന്ന്, അവർ ഒരു ഫ്ലെക്സിബിൾ ടച്ച് സ്ക്രീൻ സൃഷ്ടിക്കാൻ ഗ്രാഫീൻ ബ്ലോക്ക് ഉപയോഗിച്ചു.

6. സിദ്ധാന്തത്തിൽ, ആളുകൾക്ക് അവരുടെ സ്മാർട്ട്ഫോണുകൾ ചുരുട്ടാനും പെൻസിൽ പോലെ ചെവിക്ക് പിന്നിൽ പിൻ ചെയ്യാനും കഴിയുമെന്ന് ഗവേഷകർ പറഞ്ഞു. പുതിയ ഊർജ്ജ ബാറ്ററികൾ ഗ്രാഫീൻ്റെ ആദ്യകാല വാണിജ്യ ഉപയോഗത്തിൻ്റെ ഒരു പ്രധാന മേഖല കൂടിയാണ് പുതിയ ഊർജ്ജ ബാറ്ററികൾ. യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സിലെ മസാച്യുസെറ്റ്സ് ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ടെക്നോളജി ഉപരിതലത്തിൽ ഗ്രാഫീൻ നാനോ കോട്ടിംഗുകളുള്ള ഫ്ലെക്സിബിൾ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പാനലുകൾ വിജയകരമായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്, ഇത് സുതാര്യവും വികലവുമായ സോളാർ സെല്ലുകളുടെ നിർമ്മാണച്ചെലവ് ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കും. നൈറ്റ് വിഷൻ ഗ്ലാസുകളിലും ക്യാമറകളിലും മറ്റ് ചെറിയ ഡിജിറ്റൽ ക്യാമറകളിലും ഇത്തരം ബാറ്ററികൾ ഉപയോഗിക്കാം. ഉപകരണത്തിലെ ആപ്ലിക്കേഷൻ. കൂടാതെ, ഗ്രാഫീൻ സൂപ്പർ ബാറ്ററികളുടെ വിജയകരമായ ഗവേഷണവും വികസനവും പുതിയ എനർജി വാഹന ബാറ്ററികളുടെ അപര്യാപ്തമായ ശേഷി, ദീർഘനേരം ചാർജ് ചെയ്യുന്ന സമയം എന്നിവയുടെ പ്രശ്‌നങ്ങളും പരിഹരിച്ചു, ഇത് പുതിയ ഊർജ്ജ ബാറ്ററി വ്യവസായത്തിൻ്റെ വികസനത്തെ വളരെയധികം ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നു.

7. ഗവേഷണഫലങ്ങളുടെ ഈ പരമ്പര പുതിയ ഊർജ്ജ ബാറ്ററി വ്യവസായത്തിൽ ഗ്രാഫീൻ പ്രയോഗത്തിന് വഴിയൊരുക്കി. ഡീസാലിനേഷൻ ഗ്രാഫീൻ ഫിൽട്ടറുകൾ മറ്റ് ഡീസാലിനേഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യകളേക്കാൾ കൂടുതൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ജല പരിതസ്ഥിതിയിലെ ഗ്രാഫീൻ ഓക്സൈഡ് ഫിലിം വെള്ളവുമായി അടുത്ത സമ്പർക്കം പുലർത്തിയ ശേഷം, ഏകദേശം 0.9 നാനോമീറ്റർ വീതിയുള്ള ഒരു ചാനൽ രൂപീകരിക്കാൻ കഴിയും, കൂടാതെ ഈ വലുപ്പത്തേക്കാൾ ചെറിയ അയോണുകളോ തന്മാത്രകളോ വേഗത്തിൽ കടന്നുപോകാൻ കഴിയും. ഗ്രാഫീൻ ഫിലിമിലെ കാപ്പിലറി ചാനലുകളുടെ വലുപ്പം മെക്കാനിക്കൽ മാർഗങ്ങളിലൂടെ കൂടുതൽ കംപ്രസ് ചെയ്യുന്നു, കൂടാതെ സുഷിരത്തിൻ്റെ വലുപ്പം നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് സമുദ്രജലത്തിലെ ഉപ്പ് കാര്യക്ഷമമായി ഫിൽട്ടർ ചെയ്യാൻ കഴിയും. ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണ ​​സാമഗ്രികളായ ഗ്രാഫീന് ഭാരം, ഉയർന്ന രാസ സ്ഥിരത, ഉയർന്ന നിർദ്ദിഷ്ട ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം എന്നിവയുടെ ഗുണങ്ങളുണ്ട്, ഇത് ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണ ​​സാമഗ്രികളുടെ ഏറ്റവും മികച്ച സ്ഥാനാർത്ഥിയാക്കി മാറ്റുന്നു. ഉയർന്ന ചാലകത, ഉയർന്ന ശക്തി, അൾട്രാ-ലൈറ്റ്, എയ്‌റോസ്‌പേസിലെ കനം എന്നിവയുടെ സവിശേഷതകൾ കാരണം, എയ്‌റോസ്‌പേസ്, മിലിട്ടറി വ്യവസായത്തിൽ ഗ്രാഫീൻ്റെ പ്രയോഗ ഗുണങ്ങളും വളരെ പ്രാധാന്യമർഹിക്കുന്നു.

8. 2014-ൽ, യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സിലെ നാസ, ബഹിരാകാശ മേഖലയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു ഗ്രാഫീൻ സെൻസർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു, ഇത് ഭൂമിയുടെ ഉയർന്ന അന്തരീക്ഷത്തിലെ മൂലകങ്ങളും ബഹിരാകാശ പേടകങ്ങളിലെ ഘടനാപരമായ വൈകല്യങ്ങളും കണ്ടെത്താൻ കഴിയും. അൾട്രാലൈറ്റ് എയർക്രാഫ്റ്റ് മെറ്റീരിയലുകൾ പോലുള്ള സാധ്യതയുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും ഗ്രാഫീൻ കൂടുതൽ പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കും. ഫോട്ടോസെൻസിറ്റീവ് മൂലകത്തിൻ്റെ മെറ്റീരിയലായി ഗ്രാഫീൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു പുതിയ തരം ഫോട്ടോസെൻസിറ്റീവ് മൂലകമാണ് ഫോട്ടോസെൻസിറ്റീവ് ഘടകം. ഒരു പ്രത്യേക ഘടനയിലൂടെ, നിലവിലുള്ള CMOS അല്ലെങ്കിൽ CCD എന്നിവയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ഫോട്ടോസെൻസിറ്റീവ് കഴിവ് ആയിരക്കണക്കിന് മടങ്ങ് വർദ്ധിപ്പിക്കുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഊർജ്ജ ഉപഭോഗം യഥാർത്ഥത്തിൻ്റെ 10% മാത്രമാണ്. മോണിറ്ററുകൾ, സാറ്റലൈറ്റ് ഇമേജിംഗ് മേഖലകളിൽ ഇത് ഉപയോഗിക്കാം, കൂടാതെ ക്യാമറകൾ, സ്മാർട്ട് ഫോണുകൾ മുതലായവയിലും ഇത് ഉപയോഗിക്കാം. ഗ്രാഫീൻ അധിഷ്ഠിത സംയോജിത വസ്തുക്കൾ ഗ്രാഫീൻ ആപ്ലിക്കേഷനുകളുടെ മേഖലയിലെ ഒരു പ്രധാന ഗവേഷണ ദിശയാണ്. എനർജി സ്റ്റോറേജ്, ലിക്വിഡ് ക്രിസ്റ്റൽ ഉപകരണങ്ങൾ, ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ, ബയോളജിക്കൽ മെറ്റീരിയലുകൾ, സെൻസിംഗ് മെറ്റീരിയലുകൾ, കാറ്റലിസ്റ്റ് കാരിയറുകൾ എന്നീ മേഖലകളിൽ അവർ മികച്ച പ്രകടനം കാഴ്ചവച്ചിട്ടുണ്ട്, കൂടാതെ വിപുലമായ ആപ്ലിക്കേഷൻ സാധ്യതകളും ഉണ്ട്.

9. നിലവിൽ, ഗ്രാഫീൻ സംയുക്തങ്ങളുടെ ഗവേഷണം പ്രധാനമായും ഗ്രാഫീൻ പോളിമർ സംയുക്തങ്ങളിലും ഗ്രാഫീൻ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള അജൈവ നാനോകോമ്പോസിറ്റുകളിലും ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു. ഗ്രാഫീൻ ഗവേഷണത്തിൻ്റെ ആഴം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച്, ബൾക്ക് മെറ്റൽ അധിഷ്ഠിത സംയുക്തങ്ങളിൽ ഗ്രാഫീൻ ശക്തിപ്പെടുത്തൽ പ്രയോഗം ആളുകൾ കൂടുതൽ കൂടുതൽ ശ്രദ്ധിക്കുന്നു. മൾട്ടിഫങ്ഷണൽ പോളിമർ കോമ്പോസിറ്റുകളും ഗ്രാഫീൻ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഉയർന്ന ശക്തിയുള്ള പോറസ് സെറാമിക് മെറ്റീരിയലുകളും സംയോജിത വസ്തുക്കളുടെ പല പ്രത്യേക ഗുണങ്ങളും വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. മനുഷ്യ അസ്ഥി മജ്ജ മെസെൻചൈമൽ സ്റ്റെം സെല്ലുകളുടെ ഓസ്റ്റിയോജനിക് വ്യത്യാസം ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നതിന് ബയോഗ്രാഫീൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു, കൂടാതെ സിലിക്കൺ കാർബൈഡിൽ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ഗ്രാഫീൻ്റെ ബയോസെൻസറുകൾ നിർമ്മിക്കാനും ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു. അതേ സമയം, സിഗ്നൽ ശക്തി അല്ലെങ്കിൽ സ്കാർ ടിഷ്യു രൂപീകരണം പോലുള്ള ഗുണങ്ങളെ മാറ്റുകയോ നശിപ്പിക്കുകയോ ചെയ്യാതെ ഗ്രാഫീൻ ഒരു നാഡി ഇൻ്റർഫേസ് ഇലക്ട്രോഡായി ഉപയോഗിക്കാം. വഴക്കം, ബയോ കോംപാറ്റിബിലിറ്റി, ചാലകത എന്നിവ കാരണം, ഗ്രാഫീൻ ഇലക്ട്രോഡുകൾ ടങ്സ്റ്റൺ അല്ലെങ്കിൽ സിലിക്കൺ ഇലക്ട്രോഡുകളേക്കാൾ വിവോയിൽ വളരെ സ്ഥിരതയുള്ളവയാണ്. മനുഷ്യ കോശങ്ങളെ ദോഷകരമായി ബാധിക്കാതെ ഇ.കോളിയുടെ വളർച്ച തടയാൻ ഗ്രാഫീൻ ഓക്സൈഡ് വളരെ ഫലപ്രദമാണ്.