Sur cette page Wikipédia , la conductivité électrique de divers matériaux est donné dans la troisième colonne ($ \ sigma \ text {(S / m) à 20} ^ \ circ \ text {C} $). Je suis intéressé par lentrée pour Carbon (graphite) :
- 2 $ à 3 $ \ times 10 ^ 5 \ text {S / m} \ perp \ text {plan basal} $
- $ 3,3 \ times 10 ^ 2 \ text {S / m} \ parallel \ text {plan basal} $
Pourquoi la conductivité est-elle plus basse parallèle au plan que dans la direction perpendiculaire au plan?
Je suis surpris par lampleur relative de ces valeurs $ \ sigma $ car je pensais que lune des choses étonnantes à propos du graphène – une couche atomique de graphite – était sa conductivité dans le plan (cest-à-dire parallèle au plan basal) est très haut. Je mattendrais à une tendance similaire parallèle au plan basal du graphite.
Avez-vous des suggestions de lecture que je peux faire pour comprendre cela?
Réponse
Bonne prise – vous avez tout à fait raison. Cest une erreur dans la page Wikipédia, comme le confirme une vérification rapide avec la référence qui y est répertoriée. Les valeurs sont dans le mauvais sens.
Changez-les maintenant …
Modifié pour ajouter: ceci soulève bien sûr la question de pourquoi il devrait en être ainsi. Une réponse quelque peu vague à la main est que, tout comme dans le benzène, les orbitales $ p_z $ se chevauchent dans chaque feuille de graphène de sorte que lélectron fourni par chaque carbone est délocalisé dans ce plan (les trois autres sont liés dans les trois $ \ sigma $ obligations). Donc, dans un sens, cest une conjugaison, mais sur un plan 2D entier plutôt quautour dun anneau ou le long dune seule chaîne datomes. Dautre part, les feuilles de graphène sont plutôt plus éloignées les unes des autres que les atomes liés de manière covalente dans une feuille (comme vous pouvez vous y attendre puisque les feuilles ne sont que faiblement liées par les interactions de van der Waals), et donc le chevauchement est considérablement réduit et la conduction est beaucoup plus difficile.
Une réponse plus complète reposerait sur une étude de la structure de bande électronique du graphite, qui est un domaine de recherche actif et qui dépasse le cadre de cette réponse!
Commentaires
- Pour rappel, pourquoi la conductivité électrique est-elle plus élevée dans le sens parallèle?
- Vous supposé que déjà dans votre question, pourquoi?