Na této stránce Wikipedie je elektrická vodivost různých materiálů uveden ve třetím sloupci ($ \ sigma \ text {(S / m) na 20} ^ \ circ \ text {C} $). Mám zájem o položku pro Uhlík (grafit) :
- $ 2 $ až $ 3 \ krát 10 ^ 5 \ text {S / m} \ perp \ text {bazální rovina} $
- $ 3,3 \ krát 10 ^ 2 \ text {S / m} \ paralelní \ text {bazální rovina} $
Proč je vodivost nižší rovnoběžná s rovinou než ve směru kolmém k rovině?
Jsem překvapen relativními veličinami těchto hodnot $ \ sigma $, protože jsem si myslel, že jednou z úžasných věcí na grafenu – atomové vrstvě grafitu – byla jeho vodivost v rovina (tj. rovnoběžná s bazální rovinou) je velmi vysoká. Očekával bych podobný trend rovnoběžný s bazální rovinou v grafitu.
Máte nějaké návrhy ke čtení, které mohu udělat, abych tomu porozuměl?
Odpověď
Dobrý úlovek – máte naprostou pravdu. Toto je chyba na stránce Wikipedie, jak potvrzuje rychlá kontrola s tam uvedeným odkazem. Hodnoty jsou špatně.
Nyní to měníme …
Upraveno a přidáno: to samozřejmě vyvolává otázku proč by to mělo být takhle. Trochu ručně zvlněná odpověď je, že stejně jako v benzenu se orbitály $ p_z $ překrývají v každém grafenovém listu, takže elektron, který přispívá každý uhlík, je přemístěn do této roviny (ostatní tři jsou vázány ve třech $ \ sigma $ obligace). V jistém smyslu jde o konjugaci, ale spíše přes celou 2D rovinu než kolem kruhu nebo podél jediného řetězce atomů. Na druhou stranu jsou grafenové listy od sebe navzájem mnohem dále než kovalentně vázané atomy v listu (jak byste mohli očekávat, protože listy jsou prostřednictvím van der Waalsových interakcí vázány jen slabě), a tak se překrytí výrazně snižuje a vedení je mnohem obtížnější.
Úplnější odpověď by se spoléhala na studium struktury elektronického pásma grafitu, což je oblast aktivního výzkumu a nad rámec této odpovědi!
Komentáře
- V návaznosti na to je proč vyšší elektrická vodivost v paralelním směru?
- předpokládal, že již ve vaší otázce, proč?