In questa pagina di Wikipedia , la conduttività elettrica di vari materiali è dato nella terza colonna ($ \ sigma \ text {(S / m) in 20} ^ \ circ \ text {C} $). Sono interessato alla voce per Carbon (grafite) :
- $ 2 $ a $ 3 \ times 10 ^ 5 \ text {S / m} \ perp \ text {basal plane} $
- $ 3.3 \ times 10 ^ 2 \ text {S / m} \ parallel \ text {basal plane} $
Perché la conduttività è inferiore parallela al piano rispetto alla direzione perpendicolare al piano?
Sono sorpreso dalla grandezza relativa di questi valori $ \ sigma $ perché ho pensato che una delle cose sorprendenti del grafene – uno strato atomico di grafite – fosse che la sua conduttività in il piano (cioè parallelo al piano basale) è molto alto. Mi aspetterei una tendenza simile parallela al piano basale in grafite.
Hai qualche suggerimento di lettura che posso fare per capirlo?
Risposta
Ottima presa – hai assolutamente ragione. Questo è un errore nella pagina di Wikipedia, come conferma un rapido controllo con i riferimenti elencati. I valori sono nel modo sbagliato.
Cambiandolo ora …
Modificato per aggiungere: questo ovviamente solleva la questione del perché dovrebbe essere così. Una risposta un po ondulata è che, proprio come nel benzene, gli orbitali $ p_z $ si sovrappongono allinterno di ogni foglio di grafene in modo che lelettrone fornito da ciascun carbonio sia delocalizzato in questo piano (gli altri tre sono legati nei tre $ \ sigma $ obbligazioni). Quindi in un certo senso questa è coniugazione, ma su un intero piano 2D piuttosto che attorno a un anello o lungo una singola catena di atomi. Daltra parte, i fogli di grafene sono piuttosto distanti luno dallaltro rispetto agli atomi legati in modo covalente allinterno di un foglio (come ci si potrebbe aspettare dal momento che i fogli sono solo debolmente legati attraverso le interazioni di van der Waals), e quindi la sovrapposizione è notevolmente ridotta e la conduzione è molto più difficile.
Una risposta più completa si baserebbe su uno studio della struttura delle bande elettroniche della grafite, che è unarea di ricerca attiva e oltre lo scopo di questa risposta!
Commenti
- Solo come follow-up, perché la conducibilità elettrica è più alta nella direzione parallela?
- Tu presupposto che già nella tua domanda, perché?