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Graphen

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Graphen [gʁa'feːn] (Betonung auf der zweiten Silbe: Graphen; englisch graphene) ist die Bezeichnung für eine Modifikation des Kohlenstoffs mit zweidimensionaler Struktur, in der jedes Kohlenstoffatom im Winkel von 120° von drei weiteren umgeben ist, sodass sich ein bienenwabenförmiges Muster ausbildet. Da Kohlenstoff vierwertig ist, müssen dabei je „Wabe“ zwei Doppelbindungen auftreten, die jedoch nicht lokalisiert sind. Es handelt sich um eine Verkettung von Benzolringen, wie sie in aromatischen Verbindungen oft auftritt. Obwohl ein einzelner Benzolring in der Darstellungsweise der Valenzstrichformeln drei Doppelbindungen hat, haben zusammenhängende Benzolringe in dieser Darstellungsweise rein formal nur zwei Doppelbindungen pro Ring. Deshalb lässt sich die Struktur besser beschreiben, in

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prop-de:autor

Björn Trauzettel A. C. Ferrari, et al. Thomas Pichler Phaedon Avouris, Zhihong Chen, Vasili Perebeinos Jan Oliver Löfken

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10 2 6 7 81

prop-de:datum

2008-04-18 2008 2007-07-26 2009 2015 2007

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101038 101039 101016 101103

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Review-Artikel der EU-Flagship-Initiative zum technischen Stand, englisch, open access Review-Artikel

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Nanoscale dbpedia-de:Spektrum_der_Wissenschaft Reviews of Modern Physics Materials Today dbpedia-de:Physik_Journal Nat Nano

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Kleinster Transistor der Welt nur ein Atom dick Graphen: Das vielleicht stabilste Papier der Welt

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Pressetext Schweiz pro-physik.de

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2008-03-28

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Graphen [gʁa'feːn] (Betonung auf der zweiten Silbe: Graphen; englisch graphene) ist die Bezeichnung für eine Modifikation des Kohlenstoffs mit zweidimensionaler Struktur, in der jedes Kohlenstoffatom im Winkel von 120° von drei weiteren umgeben ist, sodass sich ein bienenwabenförmiges Muster ausbildet. Da Kohlenstoff vierwertig ist, müssen dabei je „Wabe“ zwei Doppelbindungen auftreten, die jedoch nicht lokalisiert sind. Es handelt sich um eine Verkettung von Benzolringen, wie sie in aromatischen Verbindungen oft auftritt. Obwohl ein einzelner Benzolring in der Darstellungsweise der Valenzstrichformeln drei Doppelbindungen hat, haben zusammenhängende Benzolringe in dieser Darstellungsweise rein formal nur zwei Doppelbindungen pro Ring. Deshalb lässt sich die Struktur besser beschreiben, indem man die delokalisierten Bindungen als großen Kreis im Benzolring darstellt. Die Bindungsverhältnisse im Graphen sind in der beschrieben. Graphen lässt sich als polycyclischer aromatischer Kohlenwasserstoff beschreiben. Am „Rande“ des Wabengitters müssen andere Atomgruppen angedockt sein, die aber – je nach dessen Größe – die Eigenschaften des Graphens kaum verändern. In der Theorie wurden einlagige Kohlenstoffschichten, Graphene, zum ersten Mal verwendet, um den Aufbau und die elektronischen Eigenschaften komplexer aus Kohlenstoff bestehender Materialien beschreiben zu können. Unendlich ausgedehnte und überall flache strikt zweidimensionale Strukturen sind allerdings aufgrund eines rigorosen mathematischen Theorems, des Mermin-Wagner-Theorems und seiner Varianten, nicht möglich, da sie nachweislich thermodynamisch instabil sind. Deshalb herrschte bei Chemikern und Physikern allgemeines Erstaunen, als Konstantin Novoselov, Andre Geim und ihre Mitarbeiter 2004 die Darstellung freier, einschichtiger Graphenkristalle bekannt gaben. Deren unerwartete Stabilität könnte durch die Existenz metastabiler Zustände oder durch Ausbildung einer unregelmäßigen Welligkeit (engl. crumpling) der Graphenschicht erklärt werden. 2010 wurden Geim und Novoselov für ihre Untersuchungen mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet, nachdem sie nicht nur für die Darstellung dieser Systeme Entscheidendes geleistet hatten, sondern auch viele ihrer ungewöhnlichen Eigenschaften entdeckt hatten. Gedanklich lässt sich durch Stapeln solcher einlagiger Schichten die dreidimensionale Struktur des Graphits erzeugen, mit dem Graphen strukturell eng verwandt ist. Stellt man sich die einlagigen Schichten dagegen aufgerollt vor, so erhält man gestreckte Kohlenstoffnanoröhren. Ebenfalls gedanklich kann man einige der Sechserringe durch Fünferringe ersetzen, wodurch sich die ebene Fläche zu einer Kugelfläche wölbt und sich bei bestimmten Zahlenverhältnissen Fullerene ergeben: Ersetzt man zum Beispiel 12 von 32 Ringen, entsteht das kleinste Fulleren (C60). Theoretisch sind auch einlagige Schichten aus anderen vierwertigen Elementen wie Silicium und Germanium möglich. 2012 wurden in der Tat Silicen-Schichten in Form einer leicht gewellten einlagigen Schicht aus Silicium experimentell nachgewiesen.

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dbpedia-de:Mikhail_Katsnelson dbpedia-de:Kostya_Novoselov dbpedia-de:Andre_Geim

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Science and technology roadmap for graphene, related two-dimensional crystals, and hybrid systems Graphene: carbon in two dimensions Wunderstoff aus dem Bleistift The electronic properties of graphene Von Graphit zu Graphen Carbon-based electronics

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