En esta página de Wikipedia , la conductividad eléctrica de varios materiales es dado en la tercera columna ($ \ sigma \ text {(S / m) en 20} ^ \ circ \ text {C} $). Estoy interesado en la entrada para Carbono (grafito) :
- $ 2 $ a $ 3 \ times 10 ^ 5 \ text {S / m} \ perp \ text {plano basal} $
- $ 3.3 \ times 10 ^ 2 \ text {S / m} \ paralelo \ text {plano basal} $
¿Por qué la conductividad es menor paralela al plano que en la dirección perpendicular al plano?
Estoy sorprendido por las magnitudes relativas de estos valores $ \ sigma $ porque pensé que una de las cosas asombrosas del grafeno, una capa atómica de grafito, era que su conductividad en el plano (es decir, paralelo al plano basal) es muy alto. Esperaría una tendencia similar paralela al plano basal en el grafito.
¿Tiene alguna sugerencia de lectura que pueda hacer para entender esto?
Respuesta
Buen truco: tienes toda la razón. Esto es un error en la página de Wikipedia, como confirma una verificación rápida con la referencia que se enumera allí. Los valores están al revés.
Cambiándolo ahora …
Editado para agregar: esto, por supuesto, plantea la pregunta de por qué debería ser así. Una respuesta algo ondulada a mano es que, al igual que en el benceno, los orbitales $ p_z $ se superponen dentro de cada hoja de grafeno de modo que el electrón aportado por cada carbono se deslocaliza en este plano (los otros tres están ligados en los tres $ \ sigma $ bonos). Entonces, en cierto sentido, esto es conjugación, pero sobre un plano 2D completo en lugar de alrededor de un anillo o a lo largo de una sola cadena de átomos. Por otro lado, las hojas de grafeno están bastante más separadas entre sí que los átomos unidos covalentemente dentro de una hoja (como era de esperar, ya que las hojas solo están unidas débilmente a través de interacciones de van der Waals), por lo que la superposición se reduce considerablemente y la conducción es mucho más difícil.
¡Una respuesta más completa se basaría en un estudio de la estructura de la banda electrónica del grafito, que es un área de investigación activa y más allá del alcance de esta respuesta!
Comentarios
- A modo de seguimiento, ¿por qué la conductividad eléctrica es mayor en la dirección paralela?
- Usted Supuse que ya en Tu pregunta, ¿por qué?