نسخه آزمایشی

EN / FA

نسخه آزمایشی

فناوری نانو- نانوساخت – مشخصه‌های کلیدی کنترلی- قسمت ۶-۱۴ : مواد پایه گرافنی- سطح نقص: طیف‌سنجی رامان

Nanotechnologies-Nanomanufacturing – Key control characteristics – Part - :6-14 Graphene – based material- Defect level: Raman spectroscopy

شماره: 

19758-6-14

سال انتشار: 

1401
گرافن به دلیل خواص منحصربه‌فرد آن که شامل رسانایی گرمایی استثنایی، استحکام زیاد و شفافیت عالی می‌شود، توسط پژوهشگران جوامع دانشگاهی و صنعتی مورد مطالعه بسیار قرار گرفته است. نقص‌ها در گرافن بر عملکرد نوری و مغناطیسی، ساختار الکترونیکی و رسانایی گرمایی آن تأثیرگذار است، لذا بر کاربردهای آن نیز مؤثر است، بنابراین، نقص یک مشخصه کلیدی کنترلی در ساخت گرافن با کیفیت بالا برای کاربردهای موردنظر است. یکی از مفیدترین روش‌های ارزشیابی سطح نقص در گرافن، طیف‌سنجی رامان است که به ساختار نمونه‌ها حساس است. این روش، کارآمد، غیرتماسی و به خوبی قابل درک است. حالت‌های نقص و حالت‌های مرزی مواد گرافن واقعی، باعث القاء یک مجموعه فرآیندهای پراکندگی رامان خواهد شد. برخی از فرآیندهای پراکندگی، فقط با حالت‌های نقصی که در این استاندارد برای تحلیل سطح نقص در پودر گرافن استفاده شده‌اند، مرتبط هستند. نمونه‌های گرافن تجاری شده را می‌توان با شکل‌های فیزیکی آن‌ها، به صورت فیلم گرافن، پودر گرافن و محلول گرافن طبقه‌بندی کرد. گرافن، تک لایه‌ای از اتم‌های کربن است که در یک شبکه لانه‌زنبوری چیده شده‌اند، این مواد با رسانایی عالی و انعطاف‌پذیری بالا، پتانسیل بالایی برای کاربردهای نانوالکترونیکی در آینده دارند. از آن جایی که ارتباط قوی بین تغییر شکل‌های شبکه در مقیاس نانو و تحرک‌پذیری حامل‌ها وجود دارد، یکنواختی کرنش و تخت بودن شبکه گرافن یک مشخصه کلیدی کنترلی برای ساخت لایه‌های گرافن با کیفیت بالا برای افزاره‌های الکترونیکی است. یکی از مفیدترین روش‌ها برای ارزشیابی خواص ساختاری گرافن، طیف‌سنجی رامان است. این روش، ساده، سریع، غیرمخرب و به خوبی شناخته شده است، به طوری که طیف رامان می‌تواند به عنوان اثرانگشت برای گرافن استفاده شود، به ویژه اگر نمونه مورد ارزشیابی، از گرافن تک لایه تشکیل شده باشد که با شکل کامل گرافن فاصله زیادی ندارد، بی‌نقص‌تر است. اگر نمونه از بیش از یک لایه تشکیل شده باشد، ممکن است با زوایای مختلف انباشته شدن و بسیاری از نقص‌های شبکه، همه چیز پیچیده‌تر شود. از آنجایی که این استاندارد برای پشتیبانی از ساخت گرافن تک لایه با کیفیت بالا و تقریباً بی‌نقص طراحی شده است، تفسیر طیف رامان نسبتاً ساده است. همان‌طور که اخیراً گزارش شده است، تغییرات کرنش در مقیاس نانومتر در گرافن باعث ایجاد یک پتانسیل بی‌نظمی شبه‌برداری می‌شود که به گرافن اجازه می‌دهد با شبه‌چرخش، بچرخد و بنابراین پس پراکنه درون حفره‌ای را ممکن می‌کند. این سازوکار پراکندگی به عنوان سازوکار مسئول محدود کردن تحرک‌پذیری حامل‌ها در گرافن با کیفیت بالا شناخته شده است. به طور قابل توجهی، این تغییرات کرتش در مقیاس نانومتر، مستقیماً به پهنای خط آزمایشی مشاهده شده در قله 2D رامان متصل می‌شوند و این کمیت را به سنجه قابل توجهی برای تخمین امکان دستیابی به افزاره‌های گرافنی با تحرک‌پذیری بسیار بالا تبدیل می‌کند. توجه به این نکته مهم است که اگرچه گرافن یک ماده واقعاً دوبعدی است که منحصراً از اتم‌های سطح تشکیل شده است، اما در دنیای سه‌بعدی ما نهادینه شده است و این نتیجه را دارد که در همه موارد، خواص گرافن ذاتاً تحت تأثیر محیط اطراف آن است. بنابراین، بستره‌ها با گازهای در تماس در مورد گرافن معلق شده) نقش بسیار مهمی در ساخت، انتقال و مشخصه‌یابی گرافن دارند. مهم‌تر از همه، بستره‌ها، گازهای تماسی و رطوبت در واقع بخشی از سامانه گرافن تحت بررسی هستند و هیچ راهی (در عمل) برای از بین بردن تأثیر آن‌ها بر لایه دوبعدی گرافن وجود ندارد.

هدف از تدوین این استاندارد

هدف از تدوین این استاندارد ایجاد یک روش استاندارد شده برای تعیین مشخصه کلیدی کنترلی ساختاری – سطح نقص برای پودرهایی شامل مواد پایه گرافنی به وسیله – طیف‌سنجی رامان است.

شماره استاندارد ملی ایران: 

19758-6-14

سال انتشار: 

1401

فناوری نانو- نانوساخت – مشخصه‌های کلیدی کنترلی- قسمت ۶-۱۴ : مواد پایه گرافنی- سطح نقص: طیف‌سنجی رامان

Nanotechnologies-Nanomanufacturing – Key control characteristics – Part - :6-14 Graphene – based material- Defect level: Raman spectroscopy

گرافن به دلیل خواص منحصربه‌فرد آن که شامل رسانایی گرمایی استثنایی، استحکام زیاد و شفافیت عالی می‌شود، توسط پژوهشگران جوامع دانشگاهی و صنعتی مورد مطالعه بسیار قرار گرفته است. نقص‌ها در گرافن بر عملکرد نوری و مغناطیسی، ساختار الکترونیکی و رسانایی گرمایی آن تأثیرگذار است، لذا بر کاربردهای آن نیز مؤثر است، بنابراین، نقص یک مشخصه کلیدی کنترلی در ساخت گرافن با کیفیت بالا برای کاربردهای موردنظر است. یکی از مفیدترین روش‌های ارزشیابی سطح نقص در گرافن، طیف‌سنجی رامان است که به ساختار نمونه‌ها حساس است. این روش، کارآمد، غیرتماسی و به خوبی قابل درک است. حالت‌های نقص و حالت‌های مرزی مواد گرافن واقعی، باعث القاء یک مجموعه فرآیندهای پراکندگی رامان خواهد شد. برخی از فرآیندهای پراکندگی، فقط با حالت‌های نقصی که در این استاندارد برای تحلیل سطح نقص در پودر گرافن استفاده شده‌اند، مرتبط هستند. نمونه‌های گرافن تجاری شده را می‌توان با شکل‌های فیزیکی آن‌ها، به صورت فیلم گرافن، پودر گرافن و محلول گرافن طبقه‌بندی کرد. گرافن، تک لایه‌ای از اتم‌های کربن است که در یک شبکه لانه‌زنبوری چیده شده‌اند، این مواد با رسانایی عالی و انعطاف‌پذیری بالا، پتانسیل بالایی برای کاربردهای نانوالکترونیکی در آینده دارند. از آن جایی که ارتباط قوی بین تغییر شکل‌های شبکه در مقیاس نانو و تحرک‌پذیری حامل‌ها وجود دارد، یکنواختی کرنش و تخت بودن شبکه گرافن یک مشخصه کلیدی کنترلی برای ساخت لایه‌های گرافن با کیفیت بالا برای افزاره‌های الکترونیکی است. یکی از مفیدترین روش‌ها برای ارزشیابی خواص ساختاری گرافن، طیف‌سنجی رامان است. این روش، ساده، سریع، غیرمخرب و به خوبی شناخته شده است، به طوری که طیف رامان می‌تواند به عنوان اثرانگشت برای گرافن استفاده شود، به ویژه اگر نمونه مورد ارزشیابی، از گرافن تک لایه تشکیل شده باشد که با شکل کامل گرافن فاصله زیادی ندارد، بی‌نقص‌تر است. اگر نمونه از بیش از یک لایه تشکیل شده باشد، ممکن است با زوایای مختلف انباشته شدن و بسیاری از نقص‌های شبکه، همه چیز پیچیده‌تر شود. از آنجایی که این استاندارد برای پشتیبانی از ساخت گرافن تک لایه با کیفیت بالا و تقریباً بی‌نقص طراحی شده است، تفسیر طیف رامان نسبتاً ساده است. همان‌طور که اخیراً گزارش شده است، تغییرات کرنش در مقیاس نانومتر در گرافن باعث ایجاد یک پتانسیل بی‌نظمی شبه‌برداری می‌شود که به گرافن اجازه می‌دهد با شبه‌چرخش، بچرخد و بنابراین پس پراکنه درون حفره‌ای را ممکن می‌کند. این سازوکار پراکندگی به عنوان سازوکار مسئول محدود کردن تحرک‌پذیری حامل‌ها در گرافن با کیفیت بالا شناخته شده است. به طور قابل توجهی، این تغییرات کرتش در مقیاس نانومتر، مستقیماً به پهنای خط آزمایشی مشاهده شده در قله 2D رامان متصل می‌شوند و این کمیت را به سنجه قابل توجهی برای تخمین امکان دستیابی به افزاره‌های گرافنی با تحرک‌پذیری بسیار بالا تبدیل می‌کند. توجه به این نکته مهم است که اگرچه گرافن یک ماده واقعاً دوبعدی است که منحصراً از اتم‌های سطح تشکیل شده است، اما در دنیای سه‌بعدی ما نهادینه شده است و این نتیجه را دارد که در همه موارد، خواص گرافن ذاتاً تحت تأثیر محیط اطراف آن است. بنابراین، بستره‌ها با گازهای در تماس در مورد گرافن معلق شده) نقش بسیار مهمی در ساخت، انتقال و مشخصه‌یابی گرافن دارند. مهم‌تر از همه، بستره‌ها، گازهای تماسی و رطوبت در واقع بخشی از سامانه گرافن تحت بررسی هستند و هیچ راهی (در عمل) برای از بین بردن تأثیر آن‌ها بر لایه دوبعدی گرافن وجود ندارد.

هدف از تدوین این استاندارد

هدف از تدوین این استاندارد ایجاد یک روش استاندارد شده برای تعیین مشخصه کلیدی کنترلی ساختاری – سطح نقص برای پودرهایی شامل مواد پایه گرافنی به وسیله – طیف‌سنجی رامان است.