గ్రాఫేన్ యొక్క అప్లికేషన్

1. సామూహిక ఉత్పత్తి మరియు పెద్ద-పరిమాణ సమస్యల యొక్క క్రమంగా పురోగతితో, గ్రాఫేన్ యొక్క పారిశ్రామిక అప్లికేషన్ యొక్క వేగం వేగవంతం అవుతోంది. ఇప్పటికే ఉన్న పరిశోధన ఫలితాల ఆధారంగా, మొదటి వాణిజ్య అనువర్తనాలు మొబైల్ పరికరాలు, ఏరోస్పేస్ మరియు కొత్త శక్తి కావచ్చు. బ్యాటరీ ఫీల్డ్. ప్రాథమిక పరిశోధన భౌతిక శాస్త్రంలో ప్రాథమిక పరిశోధన కోసం గ్రాఫేన్‌కు ప్రత్యేక ప్రాముఖ్యత ఉంది. ఇది ప్రయోగాల ద్వారా ధృవీకరించబడటానికి ముందు సిద్ధాంతపరంగా మాత్రమే ప్రదర్శించబడే కొన్ని క్వాంటం ప్రభావాలను అనుమతిస్తుంది.

2. ద్విమితీయ గ్రాఫేన్‌లో, ఎలక్ట్రాన్ల ద్రవ్యరాశి ఉనికిలో లేదు. ఈ లక్షణం గ్రాఫేన్‌ను సాపేక్ష క్వాంటం మెకానిక్స్ అధ్యయనం చేయడానికి ఉపయోగపడే అరుదైన ఘనీభవించిన పదార్థంగా చేస్తుంది-ఎందుకంటే ద్రవ్యరాశి లేని కణాలు కాంతి వేగంతో కదలాలి కాబట్టి, ఇది సాపేక్ష క్వాంటం మెకానిక్స్ ద్వారా వివరించబడాలి, ఇది సైద్ధాంతిక భౌతిక శాస్త్రవేత్తలకు కొత్త పరిశోధన దిశను అందిస్తుంది: కొన్ని జెయింట్ పార్టికల్ యాక్సిలరేటర్‌లలో మొదట చేయాల్సిన ప్రయోగాలు చిన్న ప్రయోగశాలలలో గ్రాఫేన్‌తో నిర్వహించబడతాయి. జీరో ఎనర్జీ గ్యాప్ సెమీకండక్టర్లు ప్రధానంగా సింగిల్-లేయర్ గ్రాఫేన్, మరియు ఈ ఎలక్ట్రానిక్ నిర్మాణం దాని ఉపరితలంపై గ్యాస్ అణువుల పాత్రను తీవ్రంగా ప్రభావితం చేస్తుంది. బల్క్ గ్రాఫైట్‌తో పోలిస్తే, ఉపరితల ప్రతిచర్య చర్యను మెరుగుపరచడానికి సింగిల్-లేయర్ గ్రాఫేన్ యొక్క పనితీరు గ్రాఫేన్ హైడ్రోజనేషన్ మరియు ఆక్సీకరణ ప్రతిచర్యల ఫలితాల ద్వారా చూపబడుతుంది, గ్రాఫేన్ యొక్క ఎలక్ట్రానిక్ నిర్మాణం ఉపరితల కార్యాచరణను మాడ్యులేట్ చేయగలదని సూచిస్తుంది.

3. అదనంగా, గ్రాఫేన్ యొక్క ఎలక్ట్రానిక్ నిర్మాణాన్ని గ్యాస్ మాలిక్యూల్ అధిశోషణం యొక్క ప్రేరణ ద్వారా తదనుగుణంగా మార్చవచ్చు, ఇది క్యారియర్‌ల ఏకాగ్రతను మార్చడమే కాకుండా వివిధ గ్రాఫేన్‌లతో డోప్ చేయబడుతుంది. సెన్సార్ గ్రాఫేన్‌ను రసాయన సెన్సార్‌గా తయారు చేయవచ్చు. ఈ ప్రక్రియ ప్రధానంగా గ్రాఫేన్ యొక్క ఉపరితల శోషణ పనితీరు ద్వారా పూర్తవుతుంది. కొంతమంది పండితుల పరిశోధన ప్రకారం, గ్రాఫేన్ కెమికల్ డిటెక్టర్ల యొక్క సున్నితత్వాన్ని సింగిల్ మాలిక్యూల్ డిటెక్షన్ పరిమితితో పోల్చవచ్చు. గ్రాఫేన్ యొక్క ఏకైక ద్విమితీయ నిర్మాణం పరిసర పర్యావరణానికి చాలా సున్నితంగా చేస్తుంది. ఎలక్ట్రోకెమికల్ బయోసెన్సర్‌లకు గ్రాఫేన్ అనువైన పదార్థం. గ్రాఫేన్‌తో తయారు చేయబడిన సెన్సార్‌లు వైద్యంలో డోపమైన్ మరియు గ్లూకోజ్‌లను గుర్తించడానికి మంచి సున్నితత్వాన్ని కలిగి ఉంటాయి. ట్రాన్సిస్టర్‌లను తయారు చేయడానికి ట్రాన్సిస్టర్ గ్రాఫేన్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. గ్రాఫేన్ నిర్మాణం యొక్క అధిక స్థిరత్వం కారణంగా, ఈ రకమైన ట్రాన్సిస్టర్ ఇప్పటికీ ఒకే పరమాణువు స్థాయిలో స్థిరంగా పని చేస్తుంది.

4. దీనికి విరుద్ధంగా, ప్రస్తుత సిలికాన్ ఆధారిత ట్రాన్సిస్టర్‌లు దాదాపు 10 నానోమీటర్ల స్థాయిలో వాటి స్థిరత్వాన్ని కోల్పోతాయి; బాహ్య క్షేత్రానికి గ్రాఫేన్‌లోని ఎలక్ట్రాన్‌ల యొక్క అతి-వేగవంతమైన ప్రతిచర్య వేగం దానితో తయారు చేయబడిన ట్రాన్సిస్టర్‌లు చాలా ఎక్కువ ఆపరేటింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీని చేరుకునేలా చేస్తుంది. ఉదాహరణకు, IBM ఫిబ్రవరి 2010లో గ్రాఫేన్ ట్రాన్సిస్టర్‌ల ఆపరేటింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీని 100 GHzకి పెంచుతుందని ప్రకటించింది, ఇది అదే పరిమాణంలోని సిలికాన్ ట్రాన్సిస్టర్‌ల కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఫ్లెక్సిబుల్ డిస్‌ప్లే కన్స్యూమర్ ఎలక్ట్రానిక్స్ షోలో బెండబుల్ స్క్రీన్ చాలా దృష్టిని ఆకర్షించింది మరియు భవిష్యత్తులో మొబైల్ డివైస్ డిస్‌ప్లేల కోసం ఫ్లెక్సిబుల్ డిస్‌ప్లే స్క్రీన్‌ల అభివృద్ధి ట్రెండ్‌గా మారింది.

5. ఫ్లెక్సిబుల్ డిస్‌ప్లే యొక్క భవిష్యత్తు మార్కెట్ విస్తృతమైనది మరియు గ్రాఫేన్ ప్రాథమిక పదార్థంగా ఉండే అవకాశం కూడా ఆశాజనకంగా ఉంది. దక్షిణ కొరియా పరిశోధకులు మొదటిసారిగా గ్రాఫేన్ యొక్క బహుళ పొరలు మరియు గ్లాస్ ఫైబర్ పాలిస్టర్ షీట్ సబ్‌స్ట్రేట్‌తో కూడిన సౌకర్యవంతమైన పారదర్శక ప్రదర్శనను రూపొందించారు. దక్షిణ కొరియాలోని సామ్‌సంగ్ మరియు సుంగ్‌క్యున్‌క్వాన్ యూనివర్సిటీ పరిశోధకులు 63 సెం.మీ వెడల్పు ఫ్లెక్సిబుల్ పారదర్శక గ్లాస్ ఫైబర్ పాలిస్టర్ బోర్డ్‌పై టీవీ పరిమాణంలో స్వచ్ఛమైన గ్రాఫేన్ ముక్కను రూపొందించారు. ఇది ఇప్పటివరకు అతిపెద్ద "బల్క్" గ్రాఫేన్ బ్లాక్ అని వారు చెప్పారు. తదనంతరం, వారు సౌకర్యవంతమైన టచ్ స్క్రీన్‌ను రూపొందించడానికి గ్రాఫేన్ బ్లాక్‌ను ఉపయోగించారు.

6. సిద్ధాంతపరంగా, ప్రజలు తమ స్మార్ట్‌ఫోన్‌లను చుట్టి, పెన్సిల్‌లా చెవుల వెనుక పిన్ చేయవచ్చని పరిశోధకులు తెలిపారు. కొత్త శక్తి బ్యాటరీలు కొత్త శక్తి బ్యాటరీలు కూడా గ్రాఫేన్ యొక్క ప్రారంభ వాణిజ్య ఉపయోగంలో ముఖ్యమైన ప్రాంతం. యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లోని మసాచుసెట్స్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ టెక్నాలజీ ఉపరితలంపై గ్రాఫేన్ నానో-కోటింగ్‌లతో సౌకర్యవంతమైన ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్యానెల్‌లను విజయవంతంగా అభివృద్ధి చేసింది, ఇది పారదర్శక మరియు వికృతమైన సౌర ఘటాల తయారీ ఖర్చును బాగా తగ్గిస్తుంది. ఇటువంటి బ్యాటరీలను నైట్ విజన్ గాగుల్స్, కెమెరాలు మరియు ఇతర చిన్న డిజిటల్ కెమెరాలలో ఉపయోగించవచ్చు. పరికరంలో అప్లికేషన్. అదనంగా, గ్రాఫేన్ సూపర్ బ్యాటరీల విజయవంతమైన పరిశోధన మరియు అభివృద్ధి కొత్త శక్తి వాహనాల బ్యాటరీల యొక్క తగినంత సామర్థ్యం మరియు ఎక్కువ ఛార్జింగ్ సమయం సమస్యలను కూడా పరిష్కరించింది, ఇది కొత్త శక్తి బ్యాటరీ పరిశ్రమ అభివృద్ధిని బాగా వేగవంతం చేసింది.

7. ఈ పరిశోధన ఫలితాల శ్రేణి కొత్త శక్తి బ్యాటరీ పరిశ్రమలో గ్రాఫేన్ అనువర్తనానికి మార్గం సుగమం చేసింది. డీశాలినేషన్ గ్రాఫేన్ ఫిల్టర్‌లు ఇతర డీశాలినేషన్ టెక్నాలజీల కంటే ఎక్కువగా ఉపయోగించబడతాయి. నీటి వాతావరణంలో గ్రాఫేన్ ఆక్సైడ్ ఫిల్మ్ నీటితో సన్నిహితంగా ఉన్న తర్వాత, సుమారు 0.9 నానోమీటర్ల వెడల్పుతో ఒక ఛానెల్ ఏర్పడుతుంది మరియు ఈ పరిమాణం కంటే చిన్న అయాన్లు లేదా అణువులు త్వరగా గుండా వెళతాయి. గ్రాఫేన్ ఫిల్మ్‌లోని కేశనాళిక ఛానెల్‌ల పరిమాణం మెకానికల్ మార్గాల ద్వారా మరింత కుదించబడుతుంది మరియు రంధ్ర పరిమాణం నియంత్రించబడుతుంది, ఇది సముద్రపు నీటిలో ఉప్పును సమర్థవంతంగా ఫిల్టర్ చేయగలదు. హైడ్రోజన్ నిల్వ పదార్థం గ్రాఫేన్ తక్కువ బరువు, అధిక రసాయన స్థిరత్వం మరియు అధిక నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం యొక్క ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది, ఇది హైడ్రోజన్ నిల్వ పదార్థాలకు ఉత్తమ అభ్యర్థిగా మారుతుంది. ఏరోస్పేస్‌లో అధిక వాహకత, అధిక బలం, అల్ట్రా-లైట్ మరియు సన్నని లక్షణాల కారణంగా, ఏరోస్పేస్ మరియు మిలిటరీ పరిశ్రమలో గ్రాఫేన్ యొక్క అప్లికేషన్ ప్రయోజనాలు కూడా చాలా ప్రముఖంగా ఉన్నాయి.

8. 2014లో, యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లోని నాసా ఏరోస్పేస్ ఫీల్డ్‌లో ఉపయోగించే గ్రాఫేన్ సెన్సార్‌ను అభివృద్ధి చేసింది, ఇది భూమి యొక్క ఎత్తైన వాతావరణంలోని ట్రేస్ ఎలిమెంట్‌లను మరియు అంతరిక్ష నౌకలోని నిర్మాణ లోపాలను గుర్తించగలదు. అల్ట్రాలైట్ ఎయిర్‌క్రాఫ్ట్ మెటీరియల్స్ వంటి సంభావ్య అప్లికేషన్‌లలో గ్రాఫేన్ మరింత ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది. ఫోటోసెన్సిటివ్ మూలకం అనేది ఫోటోసెన్సిటివ్ మూలకం యొక్క పదార్థంగా గ్రాఫేన్‌ను ఉపయోగించి ఫోటోసెన్సిటివ్ మూలకం యొక్క కొత్త రకం. ఒక ప్రత్యేక నిర్మాణం ద్వారా, ఇది ఇప్పటికే ఉన్న CMOS లేదా CCDతో ​​పోలిస్తే ఫోటోసెన్సిటివ్ సామర్థ్యాన్ని వేల రెట్లు పెంచుతుందని అంచనా వేయబడింది మరియు శక్తి వినియోగం అసలైన దానిలో 10% మాత్రమే. ఇది మానిటర్లు మరియు శాటిలైట్ ఇమేజింగ్ రంగంలో ఉపయోగించబడుతుంది మరియు కెమెరాలు, స్మార్ట్ ఫోన్‌లు మొదలైన వాటిలో ఉపయోగించవచ్చు. కాంపోజిట్ మెటీరియల్స్ గ్రాఫేన్-ఆధారిత మిశ్రమ పదార్థాలు గ్రాఫేన్ అప్లికేషన్‌ల రంగంలో ఒక ముఖ్యమైన పరిశోధన దిశ. శక్తి నిల్వ, లిక్విడ్ క్రిస్టల్ పరికరాలు, ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు, బయోలాజికల్ మెటీరియల్స్, సెన్సింగ్ మెటీరియల్స్ మరియు ఉత్ప్రేరకం క్యారియర్‌ల రంగాలలో వారు అద్భుతమైన పనితీరును ప్రదర్శించారు మరియు విస్తృత శ్రేణి అప్లికేషన్ అవకాశాలను కలిగి ఉన్నారు.

9. ప్రస్తుతం, గ్రాఫేన్ మిశ్రమాల పరిశోధన ప్రధానంగా గ్రాఫేన్ పాలిమర్ మిశ్రమాలు మరియు గ్రాఫేన్-ఆధారిత అకర్బన నానోకంపొజిట్‌లపై దృష్టి సారిస్తుంది. గ్రాఫేన్ పరిశోధన లోతుగా పెరగడంతో, బల్క్ మెటల్ ఆధారిత మిశ్రమాలలో గ్రాఫేన్ ఉపబలాలను ఉపయోగించడంపై ప్రజలు మరింత ఎక్కువ శ్రద్ధ చూపుతున్నారు. మల్టీఫంక్షనల్ పాలిమర్ మిశ్రమాలు మరియు గ్రాఫేన్‌తో తయారు చేయబడిన అధిక-శక్తి పోరస్ సిరామిక్ పదార్థాలు మిశ్రమ పదార్థాల యొక్క అనేక ప్రత్యేక లక్షణాలను మెరుగుపరుస్తాయి. బయోగ్రాఫేన్ మానవ ఎముక మజ్జ మెసెన్చైమల్ మూలకణాల యొక్క ఆస్టియోజెనిక్ భేదాన్ని వేగవంతం చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది మరియు ఇది సిలికాన్ కార్బైడ్‌పై ఎపిటాక్సియల్ గ్రాఫేన్ యొక్క బయోసెన్సర్‌లను తయారు చేయడానికి కూడా ఉపయోగించబడుతుంది. అదే సమయంలో, సిగ్నల్ బలం లేదా మచ్చ కణజాల నిర్మాణం వంటి లక్షణాలను మార్చకుండా లేదా నాశనం చేయకుండా గ్రాఫేన్‌ను నరాల ఇంటర్‌ఫేస్ ఎలక్ట్రోడ్‌గా ఉపయోగించవచ్చు. దాని వశ్యత, జీవ అనుకూలత మరియు వాహకత కారణంగా, గ్రాఫేన్ ఎలక్ట్రోడ్‌లు టంగ్‌స్టన్ లేదా సిలికాన్ ఎలక్ట్రోడ్‌ల కంటే వివోలో చాలా స్థిరంగా ఉంటాయి. మానవ కణాలకు హాని కలిగించకుండా E. coli పెరుగుదలను నిరోధించడంలో గ్రాఫేన్ ఆక్సైడ్ చాలా ప్రభావవంతంగా ఉంటుంది.