Graphyne
گرافائن کاربن کا ایک الاٹروپ ہے۔ اس کی ساخت ایس پی اور ایس پی 2 بانڈڈ کاربن ایٹموں کی ایک ایٹم موٹی پلینر شیٹس ہے جو کرسٹل لیٹس میں ترتیب دی گئی ہے۔ اسے ایسیٹیلین بانڈز کے ذریعے جڑے بینزین بجتوں کی جالی کے طور پر دیکھا جا سکتا ہے۔ اس مواد کو گرافائن-این کہا جاتا ہے جب بینزین کے حلقے n ترتیب وار ایسیٹیلین مالیکیولز سے جڑے ہوتے ہیں، اور گرافڈین n = 2 (ڈائیسیٹیلین لنکس) کے کسی خاص معاملے کے لیے۔ ایسیٹیلین گروپوں کے مواد پر منحصر ہے، گرافائن کو ایک مخلوط ہائبرڈائزیشن، ایس پی کے سمجھا جا سکتا ہے، جہاں 1 <کے <2، اور اس طرح گرافین (خالص ایس پی 2 سمجھا جاتا ہے) اور ہیرے (خالص ایس پی 3) کی ہائبرڈائزیشن سے مختلف ہے۔ پہلے اصولوں کے حساب سے پتہ چلتا ہے کہ وقتا فوقتا گرافائن ڈھانچے اور ان کے بوران نائٹرائڈ اینالاگس مستحکم ہیں۔ حسابات میں فونون منتشر منحنی خطوط اور ابتدائی محدود درجہ حرارت، کوانٹم مکینیکل مالیکیولر ڈائنامکس سمیلیشنز کا استعمال کیا گیا۔ گرافائن کو سب سے پہلے نظریاتی طور پر بوگ مین اور دیگر نے تجویز کیا تھا۔ 1987 میں۔ 2010 میں، لی اور دیگر۔ ہیکسائٹینیل بینزین کے ساتھ گلیزر-ہی کراس-کپلنگ ری ایکشن کا استعمال کرتے ہوئے گراف ڈائن فلمیں بنانے کا پہلا کامیاب طریقہ کار تیار کیا۔ مجوزہ نقطہ نظر نینومیٹر پیمانے کے گرافڈائن اور گرافٹیٹرین کی ترکیب کو ممکن بناتا ہے، جن میں طویل فاصلے کی ترتیب کا فقدان ہے۔ 2019 میں، کوئی اور ساتھی کارکنوں نے بینزین اور کیلشیم کاربائڈ کا استعمال کرتے ہوئے گرافائن حاصل کرنے کے لیے ایک میکانکیمیکل تکنیک پر اطلاع دی۔ اگرچہ اس نقطہ نظر کا استعمال کرتے ہوئے گرام پیمانے پر گرافائن حاصل کیا جا سکتا ہے، لیکن ایک بڑے رقبے پر طویل فاصلے تک کرسٹلینیٹی والے گرافائن مبہم رہتے ہیں۔ اگرچہ متنازعہ ہے، محققین نے 2022 میں گرافائن کی ترکیب کے لیے تھرموڈینامکس اور کنیٹکس کو کنٹرول کرتے ہوئے الکین میٹا تھیسس کا استعمال کیا۔ مختلف تجزیاتی طریقے اس کے بہترین کیمیائی اور تھرمل استحکام کی نشاندہی کرتے ہیں۔ حاصل شدہ گرافائن پروڈکٹ کی ایک وسیع زاویہ ایکس رے بکھرنے کی خصوصیت ایک متحد کرسٹل ڈھانچے کی تجویز کرتی ہے۔ 2022 میں، ملٹی لیئرڈ γ-گرافائن کی پہلی اسکیل ایبل ترکیب سونوگاشیرا جوڑی کے حالات کے تحت 1,3,5-ٹرائبرومو-2,4,6-ٹرائیتھائنیل بینزین کی پولیمرائزیشن کے ذریعے کامیابی کے ساتھ انجام دی گئی۔ قریب اورکت سپیکٹروسکوپی اور مواد کی چکور وولٹیمیٹری نے بینڈ گیپ کا تعین 0.48 ± 0.05 eV کے طور پر کیا، جو گرافائن پر مبنی مواد کی نظریاتی پیش گوئی سے متفق ہے۔ ساخت کمپیوٹر ماڈلز کے استعمال کے ذریعے سائنس دانوں نے جالی کی فرض شدہ ہندسی پر مادہ کی کئی خصوصیات کی پیش گوئی کی ہے۔ اس کے مجوزہ ڈھانچے گرافین جالی میں کاربن کاربن سنگل بانڈ کی جگہ ایسیٹیلین بانڈ ڈالنے سے اخذ کیے گئے ہیں۔ گرافائن کو متعدد جیومیٹریز میں موجود ہونے کا نظریہ دیا گیا ہے۔ یہ قسم ایس پی اور ایس پی 2 ہائبرڈائزڈ کاربن کے متعدد انتظامات کی وجہ سے ہے۔ مجوزہ جیومیٹریز میں ایک ہیکساگونل جالی کا ڈھانچہ اور ایک آئتاکار جالی کا ڈھانچہ شامل ہے۔ نظریاتی ڈھانچوں میں سے 6,6,12-گرافائن کی آئتاکار جالی مستقبل کے استعمال کے لیے سب سے زیادہ صلاحیت رکھتی ہے۔ خصوصیات کے ماڈلز پیش گوئی کرتے ہیں کہ گرافائن میں اس کے ڈبل اور ٹرپل بانڈڈ کاربن ایٹموں پر ڈیراک شنک کی صلاحیت ہے۔ ڈیراک شنک کی وجہ سے، کنڈکشن اور ویلنس بینڈ فرمی سطح پر ایک ہی مقام پر لکیری انداز میں ملتے ہیں۔ اس اسکیم کا فائدہ یہ ہے کہ الیکٹران اس طرح برتاؤ کرتے ہیں جیسے ان کی کوئی کمیت نہ ہو، جس کے نتیجے میں ایسی توانائیاں پیدا ہوتی ہیں جو الیکٹرانوں کی رفتار کے متناسب ہوتی ہیں۔ گرافین کی طرح ہیکساگونل گرافائن میں برقی خصوصیات ہوتی ہیں جو سمت سے آزاد ہوتی ہیں۔ تاہم، مجوزہ آئتاکار 6,6,12-گرافائن کی ہم آہنگی کی وجہ سے برقی خصوصیات مادے کی سطح میں مختلف سمتوں میں تبدیل ہوں گی۔ اس کی ہم آہنگی کی یہ انوکھی خصوصیت گرافائن کو سیلف ڈوپ کرنے کی اجازت دیتی ہے جس کا مطلب ہے کہ اس میں دو مختلف ڈیراک شنک ہوتے ہیں جو فرمی سطح سے قدرے اوپر اور نیچے پڑے ہوتے ہیں۔ 6,6,12-گرافائن کے سیلف ڈوپنگ اثر کو ہوائی جہاز میں بیرونی تناؤ لگا کر مؤثر طریقے سے ٹیون کیا جا سکتا ہے۔ آج تک ترکیب شدہ گرافائن کے نمونوں نے 250-300 °C کا پگھلنے کا نقطہ دکھایا ہے، جو آکسیجن، حرارت اور روشنی کے ساتھ سڑنے والے رد عمل میں کم رد عمل ہے۔ ممکنہ ایپلی کیشنز یہ قیاس کیا گیا ہے کہ گرافائن اپنی مخصوص توانائی کی ساخت، یعنی سمت پر منحصر ڈیراک شنک کی وجہ سے مخصوص ایپلی کیشنز کے لیے گرافین سے بہتر ہے۔ 6,6,12-گرافائن کا دشاتمک انحصار نینو اسکیل پر برقی گریٹنگ کی اجازت دے سکتا ہے۔ اس سے تیز ٹرانجسٹرز اور نینو اسکیل الیکٹرانک آلات کی ترقی ہو سکتی ہے۔ حال ہی میں یہ ظاہر کیا گیا ہے کہ الیکٹران عطیہ کرنے والے شراکت داروں سے γ-گرافائن میں فوٹو انڈیوسڈ الیکٹران کی منتقلی سازگار ہے اور نینو سے سب-پائکو سیکنڈ ٹائم اسکیل پر ہوتی ہے۔ حوالہ جات بیرونی روابط کاربن الکین مشتقات کے الوٹروپس دو جہتی نینو میٹریلز