Graphyne
ग्राफाइन कार्बन का एक अलॉट्रोप है। इसकी संरचना एस. पी. और एस. पी. 2-बंधे कार्बन परमाणुओं की एक-परमाणु-मोटी समतलीय चादरें हैं जो क्रिस्टल जाली में व्यवस्थित हैं। इसे एसिटिलीन बंधनों द्वारा जुड़े बेंजीन वलय की जाली के रूप में देखा जा सकता है। जब बेंजीन के वलय n अनुक्रमिक एसिटिलीन अणुओं द्वारा जुड़े होते हैं तो सामग्री को ग्राफीन-एन कहा जाता है, और n = 2 (डायसिटिलीन लिंक) के एक विशेष मामले के लिए ग्राफ़डाइन कहा जाता है। एसिटिलीन समूहों की सामग्री के आधार पर, ग्राफीन को एक मिश्रित संकरण, एसपीके माना जा सकता है, जहां 1 <के <2, और इस प्रकार ग्राफीन (शुद्ध एसपी 2 माना जाता है) और हीरे (शुद्ध एसपी 3) के संकरण से अलग है। प्रथम-सिद्धांत गणनाओं से पता चला कि आवधिक ग्राफीन संरचनाएँ और उनके बोरॉन नाइट्राइड अनुरूप स्थिर हैं। गणना में फोनन फैलाव वक्र और एब-इनिशियो परिमित तापमान, क्वांटम मैकेनिकल आणविक गतिकी अनुकरण का उपयोग किया गया। ग्राफीन को पहली बार सैद्धांतिक रूप से बॉगमैन और अन्य लोगों द्वारा प्रस्तावित किया गया था। 1987 में। 2010 में, ली और अन्य। हेक्साएथिनिलबेंजीन के साथ ग्लेज़र-हे क्रॉस-कपलिंग प्रतिक्रिया का उपयोग करके ग्राफडाइन फिल्मों के निर्माण के लिए पहली सफल पद्धति विकसित की। प्रस्तावित दृष्टिकोण नैनोमीटर-स्केल ग्राफडाइन और ग्राफटेट्राइन को संश्लेषित करना संभव बनाता है, जिसमें लंबी दूरी के क्रम का अभाव है। 2019 में, कुई और सहकर्मियों ने बेंजीन और कैल्शियम कार्बाइड का उपयोग करके ग्रेफाइन प्राप्त करने के लिए एक यांत्रिक रासायनिक तकनीक पर रिपोर्ट की। हालांकि इस दृष्टिकोण का उपयोग करके एक ग्राम-स्केल ग्राफीन प्राप्त किया जा सकता है, एक बड़े क्षेत्र पर लंबी दूरी की क्रिस्टलीकरण के साथ ग्राफीन मायावी रहते हैं। हालांकि विवादित, शोधकर्ताओं ने 2022 में ग्राफीन को संश्लेषित करने के लिए थर्मोडायनामिक्स और कैनेटीक्स को नियंत्रित करते हुए एल्काइन मेटाथेसिस का उपयोग किया। विभिन्न विश्लेषणात्मक विधियाँ इसकी उत्कृष्ट रासायनिक और तापीय स्थिरता का संकेत देती हैं। प्राप्त ग्राफीन उत्पाद का एक विस्तृत-कोण एक्स-रे प्रकीर्णन लक्षण वर्णन एक एकीकृत क्रिस्टलीय संरचना का सुझाव देता है। 2022 में, सोनोगशीरा युग्मन स्थितियों के तहत 1,3,5-ट्राइब्रोमो-2,4,6-ट्राइथिनिलबेंजीन के पोलीमराइजेशन के माध्यम से बहु-स्तरीय γ-ग्राफीन का पहला स्केलेबल संश्लेषण सफलतापूर्वक किया गया था। निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी और सामग्री के चक्रीय वोल्टैमेट्री ने बैंडगैप को 0.48 ± 0.05 eV के रूप में निर्धारित किया, जो ग्राफीन-आधारित सामग्री के लिए सैद्धांतिक भविष्यवाणी से सहमत है। संरचना कंप्यूटर मॉडल के उपयोग के माध्यम से वैज्ञानिकों ने जाली की अनुमानित ज्यामिति पर पदार्थ के कई गुणों की भविष्यवाणी की है। इसकी प्रस्तावित संरचनाएं एक ग्राफीन जाली में कार्बन-कार्बन एकल बंधन के स्थान पर एसिटिलीन बंधन डालने से प्राप्त होती हैं। ग्राफाइन को कई ज्यामिति में मौजूद माना जाता है। यह विविधता एस. पी. और एस. पी. 2 संकरण कार्बन की कई व्यवस्थाओं के कारण है। प्रस्तावित ज्यामिति में एक षट्कोणीय जाली संरचना और एक आयताकार जाली संरचना शामिल है। सैद्धांतिक संरचनाओं में से 6,6,12-ग्राफीन का आयताकार जाली भविष्य के अनुप्रयोगों के लिए सबसे अधिक संभावित हो सकता है। गुण मॉडल भविष्यवाणी करते हैं कि ग्राफीन में अपने दोहरे और तिहरे बंधे कार्बन परमाणुओं पर डीराक शंकुओं की क्षमता है। डीराक शंकुओं के कारण, चालन और संयोजकता पट्टिकाएं फर्मी स्तर पर एक ही बिंदु पर रैखिक तरीके से मिलती हैं। इस योजना का लाभ यह है कि इलेक्ट्रॉन ऐसा व्यवहार करते हैं जैसे कि उनका कोई द्रव्यमान नहीं है, जिसके परिणामस्वरूप ऐसी ऊर्जाएँ होती हैं जो इलेक्ट्रॉनों की गति के समानुपाती होती हैं। ग्राफीन की तरह, षट्कोणीय ग्राफीन में विद्युत गुण होते हैं जो दिशा स्वतंत्र होते हैं। हालांकि, प्रस्तावित आयताकार 6,6,12-ग्राफीन की समरूपता के कारण विद्युत गुण सामग्री के तल में अलग-अलग दिशाओं में बदल जाएंगे। इसकी समरूपता की यह अनूठी विशेषता ग्राफीन को स्व-डोप करने की अनुमति देती है जिसका अर्थ है कि इसमें दो अलग-अलग डीराक शंकु हैं जो फर्मी स्तर से थोड़ा ऊपर और नीचे स्थित हैं। 6,6,12-ग्राफीन के स्व-डोपिंग प्रभाव को इन-प्लेन बाहरी तनाव को लागू करके प्रभावी ढंग से ट्यून किया जा सकता है। आज तक संश्लेषित ग्राफीन नमूनों ने 250-300 °C का पिघलने का बिंदु, ऑक्सीजन, गर्मी और प्रकाश के साथ अपघटन प्रतिक्रियाओं में कम प्रतिक्रियाशीलता दिखाई है। संभावित अनुप्रयोग यह परिकल्पना की गई है कि ग्राफीन अपनी विशेष ऊर्जा संरचना, अर्थात् दिशा-निर्भर डीराक शंकु के कारण विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए ग्राफीन से बेहतर है। 6,6,12-ग्राफीन की दिशात्मक निर्भरता नैनोस्केल पर विद्युत ग्रेटिंग की अनुमति दे सकती है। इससे तेज ट्रांजिस्टर और नैनोस्केल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का विकास हो सकता है। हाल ही में यह प्रदर्शित किया गया था कि इलेक्ट्रॉन-दान करने वाले भागीदारों से γ-ग्राफाइन में फोटोइंड्यूस्ड इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण अनुकूल है और नैनो से उप-पिकोसेकंड समय पैमाने पर होता है। संदर्भ बाहरी लिंक कार्बन एल्काइन व्युत्पन्न के एलोट्रॉप द्वि-आयामी नैनोमटेरियल्स