Na tej stronie Wikipedii przedstawiono przewodnictwo elektryczne różnych materiałów podane w trzeciej kolumnie ($ \ sigma \ text {(S / m) w 20} ^ \ circ \ text {C} $). Interesuje mnie wpis dotyczący Węgiel (grafit) :
- 2 $ do 3 $ \ times 10 ^ 5 \ text {S / m} \ perp \ text {basal plane} $
- $ 3,3 \ times 10 ^ 2 \ text {S / m} \ parallel \ text {basal plane} $
Dlaczego przewodnictwo jest niższe równolegle do płaszczyzny niż w kierunku prostopadłym do płaszczyzny?
Jestem zaskoczony względnymi wielkościami tych wartości $ \ sigma $, ponieważ pomyślałem, że jedną z niesamowitych rzeczy w grafenie – atomowej warstwie grafitu – było to, że jego przewodnictwo w płaszczyzna (tj. równoległa do płaszczyzny podstawy) jest bardzo wysoka. Spodziewałbym się podobnego trendu równoległego do płaszczyzny podstawy w graficie.
Czy masz jakieś sugestie dotyczące czytania, które mogę zrobić, aby to zrozumieć?
Odpowiedź
Dobry chwyt – masz całkowitą rację. To błąd na stronie Wikipedii, co potwierdza szybkie sprawdzenie podanej tam referencji. Wartości są niepoprawne.
Zmieniam je teraz …
Edytowano w celu dodania: to oczywiście rodzi pytanie, dlaczego tak powinno być. Nieco falistą odpowiedzią jest to, że podobnie jak w benzenie orbitale $ p_z $ zachodzą na siebie w każdym arkuszu grafenu, tak że elektron wnoszony przez każdy węgiel jest zdelokalizowany w tej płaszczyźnie (pozostałe trzy są związane w trzech $ \ sigma $ obligacje). W pewnym sensie jest to koniugacja, ale na całej płaszczyźnie 2D, a nie wokół pierścienia lub wzdłuż pojedynczego łańcucha atomów. Z drugiej strony, arkusze grafenu są bardziej oddalone od siebie niż kowalencyjnie związane atomy w arkuszu (jak można się spodziewać, ponieważ arkusze są tylko słabo związane przez interakcje van der Waalsa), więc nakładanie się jest znacznie zmniejszone i przewodzenie jest znacznie trudniejsze.
Pełniejsza odpowiedź wymagałaby zbadania struktury pasma elektronowego grafitu, która jest aktywnym obszarem badań i wykracza poza zakres tej odpowiedzi!
Komentarze
- Kontynuacja, dlaczego jest wyższe przewodnictwo elektryczne w kierunku równoległym?
- Ty założyłem, że już w Twoim pytaniu, dlaczego?