Bilayer graphene
বিলেয়ার গ্রাফিন এমন একটি উপাদান যা গ্রাফিন-এর দুটি স্তর নিয়ে গঠিত। দ্বিস্তরীয় গ্রাফিন-এর প্রথম প্রতিবেদনগুলির মধ্যে একটি ছিল জিম এবং সহকর্মীদের 2004 সালের বিজ্ঞান গবেষণাপত্রে, যেখানে তারা যন্ত্রগুলির বর্ণনা দিয়েছিল "যার মধ্যে মাত্র একটি, দুটি বা তিনটি পারমাণবিক স্তর রয়েছে" স্ট্রাকচার বিলেয়ার গ্রাফিন এবি বা বার্নাল-স্ট্যাকড আকারে থাকতে পারে, যেখানে অর্ধেক পরমাণু সরাসরি নীচের গ্রাফিন শীটে একটি ষড়ভুজ কেন্দ্রের উপর থাকে এবং অর্ধেক পরমাণু একটি পরমাণুর উপর থাকে, বা, কম সাধারণভাবে, এএ আকারে থাকে, যেখানে স্তরগুলি ঠিক সারিবদ্ধ থাকে। বার্নাল স্ট্যাকড গ্রাফিন-এ, যমজ সীমানা সাধারণ; এবি থেকে বিএ স্ট্যাকিং-এ রূপান্তর। বাঁকানো স্তরগুলি, যেখানে একটি স্তর অন্যটির তুলনায় ঘোরানো হয়, সেগুলিও ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে। কোয়ান্টাম মন্টে কার্লো পদ্ধতিগুলি এএ-এবং এবি-স্ট্যাকড দ্বিস্তরীয় গ্রাফিন-এর বন্ধন শক্তি গণনা করতে ব্যবহৃত হয়েছে, যা প্রতি পরমাণুতে যথাক্রমে 11.5 (9) এবং 17.7 (9) মিভি। এটি এই পর্যবেক্ষণের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ যে এবি-স্ট্যাকড কাঠামো এএ-স্ট্যাকড কাঠামোর চেয়ে বেশি স্থিতিশীল। সংশ্লেষণ গ্রাফাইট থেকে এক্সফোলিয়েশন বা রাসায়নিক বাষ্প জমা (সিভিডি) দ্বারা বিলেয়ার গ্রাফিন তৈরি করা যেতে পারে। 2016 সালে, রডনি এস রুফ এবং সহকর্মীরা দেখিয়েছিলেন যে অক্সিজেন-সক্রিয় রাসায়নিক বাষ্প জমা দ্বারা বড় একক-স্ফটিক দ্বিস্তরীয় গ্রাফিন তৈরি করা যেতে পারে। একই বছরের শেষের দিকে একটি কোরিয়ান দল মোনোলেয়ার গ্রাফিন-এর মতো ওয়েফার-স্কেল একক-স্ফটিক এবি-স্ট্যাকড দ্বিস্তরীয় গ্রাফিন টিউনেবল ব্যান্ডগ্যাপের সংশ্লেষণের কথা জানায়, দ্বিস্তরীয় গ্রাফিন-এর একটি শূন্য ব্যান্ডগ্যাপ রয়েছে এবং এইভাবে এটি একটি সেমিমেটালের মতো আচরণ করে। 2007 সালে, গবেষকরা ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন যে একটি ব্যান্ডগ্যাপ চালু করা যেতে পারে যদি দুটি স্তরে একটি বৈদ্যুতিক স্থানচ্যুতি ক্ষেত্র প্রয়োগ করা হয়ঃ একটি তথাকথিত সুরযোগ্য ব্যান্ড ফাঁক। 2009 সালে দ্বিস্তরীয় গ্রাফিন-এ একটি সুরযোগ্য ব্যান্ডগ্যাপের পরীক্ষামূলক প্রদর্শন করা হয়। 2015 সালে গবেষকরা দ্বিস্তরীয় গ্রাফিন ক্ষেত্রের দেয়ালে 1ডি ব্যালিস্টিক ইলেক্ট্রন পরিবাহী চ্যানেল পর্যবেক্ষণ করেছেন। আরেকটি দল দেখিয়েছে যে সিলিকন কার্বাইডের উপর দ্বিস্তরীয় ফিল্মের ব্যান্ড ফাঁকটি বাহক ঘনত্বকে নির্বাচিতভাবে সামঞ্জস্য করে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে। 2014 সালে গবেষকরা দ্বিস্তরীয় গ্রাফিন-এ জটিল বৈদ্যুতিন অবস্থার উত্থান বর্ণনা করেছেন, বিশেষত ভগ্নাংশ কোয়ান্টাম হল প্রভাব এবং দেখিয়েছেন যে এটি একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র দ্বারা সুর করা যেতে পারে। 2017 সালে দ্বি-স্তর গ্রাফিন-এ একটি জোড়-বর্ণের ভগ্নাংশ কোয়ান্টাম হল অবস্থার পর্যবেক্ষণের খবর পাওয়া গেছে। এক্সাইটোনিক ঘনীভবন বিলেয়ার গ্রাফিন এক্সাইটনের একটি বোস-আইনস্টাইন ঘনীভবন উপলব্ধি করার সম্ভাবনা দেখিয়েছিল। ইলেকট্রন এবং গর্তগুলি ফার্মিয়ন, কিন্তু যখন তারা একটি এক্সাইটন গঠন করে, তখন তারা বোসোনে পরিণত হয়, যার ফলে বোস-আইনস্টাইন ঘনীভবন ঘটে। দ্বিস্তরীয় ব্যবস্থায় এক্সিটন ঘনীভূত পদার্থগুলি তাত্ত্বিকভাবে একটি অতিপ্রবাহ বহন করে বলে দেখানো হয়েছে। এম. আই. টি-র বাঁকানো দ্বিস্তরীয় গ্রাফিন পাবলো জারিলো-হেরেরো এবং জাপানের হারভার্ড এবং ন্যাশনাল ইনস্টিটিউট ফর ম্যাটেরিয়ালস সায়েন্স, সুকুবার সহকর্মীরা দুটি স্তরের মধ্যে 1.1° বাঁকানো কোণ সহ দ্বিস্তরীয় গ্রাফিন-এ অতিপরিবাহীতা আবিষ্কারের কথা জানিয়েছেন। 2018 সালের মার্চ মাসে নেচারে এই আবিষ্কারের কথা ঘোষণা করা হয়। এই অনুসন্ধানগুলি 2011 সালে অ্যালান ম্যাকডোনাল্ড এবং রফি বিস্ট্রিজারের ভবিষ্যদ্বাণীকে নিশ্চিত করেছে যে দুটি গ্রাফিন শীটের মধ্যে টানেলের জন্য একটি মুক্ত ইলেক্ট্রনের যে পরিমাণ শক্তির প্রয়োজন হবে তা এই কোণে আমূল পরিবর্তিত হয়। গ্রাফিন দ্বিস্তরীয় স্তরটি গ্রাফিন এক্সফোলিয়েটেড মনোলেয়ার থেকে প্রস্তুত করা হয়েছিল, দ্বিতীয় স্তরটি ম্যানুয়ালি প্রথম স্তরের সাপেক্ষে একটি নির্দিষ্ট কোণে ঘোরানো হয়েছিল। মূল গবেষণাপত্রে এই ধরনের নমুনাগুলির সাথে একটি সমালোচনামূলক তাপমাত্রা লক্ষ্য করা গেছে (নতুন গবেষণাপত্রে সামান্য বেশি তাপমাত্রার রিপোর্ট করা হয়েছে)। জারিলো-হেরেরো পরামর্শ দিয়েছেন যে এটি সম্ভব হতে পারে। "গ্রাফিন থেকে একটি সুপারকন্ডাক্টিং ট্রানজিস্টর তৈরির কথা কল্পনা করুন, যা আপনি সুপারকন্ডাক্টিং থেকে ইনসুলেটিং পর্যন্ত চালু এবং বন্ধ করতে পারেন। এটি কোয়ান্টাম যন্ত্রের জন্য অনেক সম্ভাবনা উন্মুক্ত করে। "এই ধরনের জালের অধ্যয়নকে" টুইস্ট্রনিক্স "বলা হয়েছে এবং এটি গ্রাফিন স্তরযুক্ত সমাবেশগুলির পূর্ববর্তী তাত্ত্বিক চিকিত্সা দ্বারা অনুপ্রাণিত হয়েছিল। ফিল্ড এফেক্ট ট্রানজিস্টর বিলেয়ার গ্রাফিন ফিল্ড এফেক্ট ট্রানজিস্টর বা টানেলিং ফিল্ড এফেক্ট ট্রানজিস্টর তৈরিতে ব্যবহার করা যেতে পারে, যা ছোট শক্তির ব্যবধানকে কাজে লাগায়। যাইহোক, শক্তির ব্যবধান 250 মিভি-র চেয়ে কম এবং তাই কম অপারেটিং ভোল্টেজ (<250 মিভি) ব্যবহার করা প্রয়োজন, যা একটি ফিল্ড এফেক্ট ট্রানজিস্টরের জন্য যুক্তিসঙ্গত কর্মক্ষমতা অর্জনের জন্য খুব ছোট, তবে টানেল ফিল্ড এফেক্ট ট্রানজিস্টরগুলির পরিচালনার জন্য খুব উপযুক্ত, যা 2009 সালের একটি কাগজের তত্ত্ব অনুসারে মাত্র 100 মিভি অপারেটিং ভোল্টেজ দিয়ে কাজ করতে পারে। 2016 সালে গবেষকরা সুড়ঙ্গ ট্রানজিস্টরের (টিটি) আউটপুট ভোল্টেজ বাড়ানোর জন্য দ্বিস্তরীয় গ্রাফিন ব্যবহারের প্রস্তাব দেন। এগুলি সিলিকন ট্রানজিস্টর (500 এমভি)-এর তুলনায় কম কার্যকরী ভোল্টেজ পরিসরে (150 এমভি) কাজ করে। বিলেয়ার গ্রাফিন-এর শক্তি ব্যান্ড বেশিরভাগ অর্ধপরিবাহীর মতো নয় কারণ প্রান্তের চারপাশে থাকা ইলেকট্রনগুলি একটি (উচ্চ ঘনত্ব) ভ্যান হোভ এককত্ব গঠন করে। এটি শক্তির বাধা জুড়ে বিদ্যুৎ প্রবাহ বাড়ানোর জন্য পর্যাপ্ত ইলেকট্রন সরবরাহ করে। বিলেয়ার গ্রাফিন ট্রানজিস্টরগুলি "রাসায়নিক" ডোপিংয়ের পরিবর্তে "বৈদ্যুতিক" ব্যবহার করে। আল্ট্রাফাস্ট লিথিয়াম বিচ্ছুরণ 2017 সালে গবেষকদের একটি আন্তর্জাতিক দল দেখিয়েছিল যে দ্বিস্তরীয় গ্রাফিন একটি একক-পর্যায়ের মিশ্র পরিবাহী হিসাবে কাজ করতে পারে যা মাত্রার ক্রমে গ্রাফাইটের চেয়ে দ্রুত লি বিচ্ছুরণ প্রদর্শন করে। গ্রাফিন শীটগুলির দ্রুত বৈদ্যুতিন সঞ্চালনের সংমিশ্রণে, এই ব্যবস্থাটি একই একক-পর্যায়ের কঠিন উপাদানের মধ্যে আয়নিক এবং বৈদ্যুতিন পরিবাহিতা উভয়ই সরবরাহ করে। লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির মতো শক্তি সঞ্চয় যন্ত্রের ক্ষেত্রে এর গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব রয়েছে। নিউ ইয়র্কের সিটি ইউনিভার্সিটির গবেষকরা এপিটাক্সিয়াল দ্বিস্তরীয় গ্রাফিন থেকে আল্ট্রা-হার্ড কার্বন দেখিয়েছেন যে সিলিকন কার্বাইডের উপর দ্বিস্তরীয় গ্রাফিন সাময়িকভাবে একটি পারমাণবিক বল অণুবীক্ষণ যন্ত্রের অগ্রভাগের সাথে আঘাত করলে হীরার চেয়ে শক্ত হয়ে যায়। এটি একটি গ্রাফাইট-ডায়মন্ড রূপান্তরের জন্য দায়ী করা হয়েছিল এবং আচরণটি দ্বিস্তরীয় গ্রাফিন-এর জন্য অনন্য বলে মনে হয়েছিল। ব্যক্তিগত বর্মের ক্ষেত্রে এর প্রয়োগ থাকতে পারে। ছিদ্রযুক্ত ন্যানোফ্লেক সংকরকরণ প্রক্রিয়াগুলি গ্রাফিন-এর অভ্যন্তরীণ বৈশিষ্ট্যগুলিকে পরিবর্তন করে এবং/অথবা দুর্বল ইন্টারফেসগুলিকে প্ররোচিত করে। 2014 সালে সহজ, টেমপ্লেটযুক্ত, অনুঘটক বৃদ্ধির মাধ্যমে আনস্ট্যাকড গ্রাফিন পাওয়ার জন্য একটি সাধারণ পথ ঘোষণা করা হয়েছিল। ফলস্বরূপ উপাদানটির একটি নির্দিষ্ট পৃষ্ঠ এলাকা 1628 মি2 গ্রাম-1, বৈদ্যুতিকভাবে পরিবাহী এবং একটি মেসোপোরাস কাঠামো রয়েছে। উপাদানটি একটি মেসোপোরাস ন্যানোফ্লেক টেমপ্লেট দিয়ে তৈরি করা হয়। গ্রাফিন স্তরগুলি টেমপ্লেটে জমা হয়। কার্বন পরমাণুগুলি মেসোপোরে জমা হয়, যা প্রোট্যুবারেন্স গঠন করে যা স্ট্যাকিং প্রতিরোধে স্পেসার হিসাবে কাজ করে। প্রতুবেরান্সের ঘনত্ব প্রায়। গ্রাফিন ফ্লেক্সের উভয় পাশে জমা হয়। সি. ভি. ডি সংশ্লেষণের সময় প্রোটুবারেন্সগুলি ন্যানোফ্লেকগুলি অপসারণের পরে অভ্যন্তরীণভাবে আনস্ট্যাকড ডাবল-লেয়ার গ্রাফিন তৈরি করে। পৃষ্ঠে এই ধরনের প্রোট্যুবারেন্সের উপস্থিতি গ্রাফিন স্তরগুলির মধ্যে π-π মিথস্ক্রিয়াকে দুর্বল করতে পারে এবং এইভাবে স্ট্যাকিং হ্রাস করতে পারে। দ্বিস্তরীয় গ্রাফিন একটি নির্দিষ্ট পৃষ্ঠ এলাকা দেখায়, একটি ছিদ্রের আকার 2 থেকে 7 এনএম এবং মোট ছিদ্রের আয়তন। লিথিয়াম সালফার ব্যাটারির জন্য ক্যাথোড উপাদান হিসাবে দ্বিস্তরীয় গ্রাফিন ব্যবহার করলে যথাক্রমে 5 এবং 10 ডিগ্রি সেলসিয়াস নির্গমনের হারে 1034 এবং 734 এমএ এইচ/জি এর বিপরীতমুখী ক্ষমতা পাওয়া যায়। 1000 চক্রের পরে প্রায় 530 এবং 380 এমএ এইচ/জি এর বিপরীতমুখী ক্ষমতা যথাক্রমে 96 এবং 98 শতাংশ কুলম্বিক দক্ষতা ধ্রুবক সহ 5 এবং 10 ডিগ্রি সেলসিয়াসে বজায় রাখা হয়েছিল। 438 এস/সেমি বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা প্রাপ্ত হয়েছিল। সালফারের অনুপ্রবেশের পরেও, বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা 107 এস সেমি/1 বজায় রাখা হয়েছিল। গ্রাফিন-এর অনন্য ছিদ্রযুক্ত কাঠামো আন্তঃস্তর স্থানে সালফারের কার্যকর সঞ্চয়ের অনুমতি দেয়, যা সালফার এবং গ্রাফিন-এর মধ্যে একটি দক্ষ সংযোগের জন্ম দেয় এবং তড়িৎবিশ্লেষ্যের মধ্যে পলিসালফাইডের বিস্তার রোধ করে। বৈশিষ্ট্যায়ন হাইপারস্পেকট্রাল গ্লোবাল রমন ইমেজিং হল পণ্যের গুণমানকে স্থানগতভাবে চিহ্নিত করার একটি সঠিক এবং দ্রুত কৌশল। স্টোইকিওমেট্রি, গঠন, অঙ্গসংস্থান, চাপ এবং স্তরের সংখ্যা সম্পর্কে তথ্য সরবরাহ করে একটি সিস্টেমের কম্পনশীল মোডগুলি এটিকে চিহ্নিত করে। গ্রাফিন-এর জি এবং ডি শিখর (প্রায় 1580 এবং 1360 সেমি-1) পর্যবেক্ষণের তীব্রতা নমুনার স্তরগুলির সংখ্যা সম্পর্কে সরাসরি তথ্য দেয়। এটি দেখানো হয়েছে যে দুটি গ্রাফিন স্তর গুরুত্বপূর্ণ স্ট্রেন বা ডোপিং অসামঞ্জস্য সহ্য করতে পারে যা শেষ পর্যন্ত তাদের এক্সফোলিয়েশনের দিকে পরিচালিত করবে। দ্বিস্তরীয় গ্রাফিন-এর কাঠামোগত পরামিতিগুলির পরিমাণগত নির্ধারণ-- যেমন পৃষ্ঠের রুক্ষতা, আন্তঃ এবং আন্তঃস্তর ব্যবধান, স্ট্যাকিং অর্ডার এবং আন্তঃস্তর মোচড়---3ডি ইলেক্ট্রন বিচ্ছুরণ রেফারেন্স ব্যবহার করে পাওয়া যায় কার্বন উদীয়মান প্রযুক্তির অ্যালোট্রপ গ্রুপ IV অর্ধপরিবাহী গ্রাফিন