Em nesta página da Wikipedia , a condutividade elétrica de vários materiais são dado na terceira coluna ($ \ sigma \ text {(S / m) em 20} ^ \ circ \ text {C} $). Estou interessado na entrada para Carbono (grafite) :
- $ 2 $ a $ 3 \ vezes 10 ^ 5 \ text {S / m} \ perp \ text {plano basal} $
- $ 3,3 \ vezes 10 ^ 2 \ text {S / m} \ parallel \ text {plano basal} $
Por que a condutividade é mais baixa paralela ao plano do que na direção perpendicular ao plano?
Estou surpreso com as magnitudes relativas desses valores $ \ sigma $ porque pensei que uma das coisas incríveis sobre o grafeno – uma camada atômica de grafite – era que sua condutividade em o plano (ou seja, paralelo ao plano basal) é muito alto. Eu esperaria uma tendência semelhante paralela ao plano basal do grafite.
Você tem alguma sugestão de leitura que eu possa fazer para entender isso?
Resposta
Boa pegada – você está absolutamente correto. Este é um erro na página da Wikipedia, como uma verificação rápida com a referência listada lá confirma. Os valores estão ao contrário.
Alterando agora …
Editado para adicionar: isso, é claro, levanta a questão de por que deveria ser assim. Uma resposta um tanto ondulada é que, assim como no benzeno, os orbitais $ p_z $ se sobrepõem dentro de cada folha de grafeno, de forma que o elétron contribuído por cada carbono é deslocado neste plano (os outros três estão ligados nos três $ \ sigma $ títulos). Portanto, em certo sentido, isso é conjugação, mas em um plano 2D inteiro, e não em torno de um anel ou ao longo de uma única cadeia de átomos. Por outro lado, as folhas de grafeno estão mais afastadas umas das outras do que os átomos ligados covalentemente dentro de uma folha (como você pode esperar, uma vez que as folhas são apenas fracamente ligadas por meio de interações de van der Waals), e assim a sobreposição é bastante reduzida e a condução é muito mais difícil.
Uma resposta mais completa seria baseada em um estudo da estrutura da banda eletrônica do grafite, que é uma área de pesquisa ativa e além do escopo desta resposta!
Comentários
- Apenas como acompanhamento, por que a condutividade elétrica é mais alta na direção paralela?
- Você assumiu isso já em sua pergunta, por quê?