På denna Wikipedia-sida är den elektriska ledningsförmågan hos olika material anges i den tredje kolumnen ($ \ sigma \ text {(S / m) vid 20} ^ \ circ \ text {C} $). Jag är intresserad av posten för Kol (grafit) :
- $ 2 $ till $ 3 \ gånger 10 ^ 5 \ text {S / m} \ perp \ text {basplan} $
- $ 3.3 \ gånger 10 ^ 2 \ text {S / m} \ parallell \ text {basplan} $
Varför är konduktivitet lägre parallellt med planet än i riktningen vinkelrätt mot planet?
Jag är förvånad över den relativa storleken på dessa $ \ sigma $ värden eftersom jag trodde att en av de fantastiska sakerna med grafen – ett atomskikt av grafit – var att dess konduktivitet i planet (dvs. parallellt med basplanet) är mycket högt. Jag förväntar mig en liknande trend parallellt med basplanet i grafit.
Har du några förslag att läsa som jag kan göra för att förstå detta?
Svar
Bra fångst – du har helt rätt. Detta är ett misstag på Wikipedia-sidan, som en snabbkontroll med referensen där bekräftar. Värdena är felvägen.
Ändrar det nu …
Redigerat för att lägga till: detta väcker naturligtvis frågan om varför det borde vara så här. Ett något handvågigt svar är att, precis som i bensen, överlappar $ p_z $ orbitalerna inom varje grafenark så att elektronen som bidragit med varje kol avlägsnas i detta plan (de andra tre är bundna i de tre $ \ sigma $ obligationer). Så på sätt och vis är detta konjugering, men över ett helt 2D-plan snarare än runt en ring eller längs en enda kedja av atomer. Å andra sidan är grafenarken ganska längre ifrån varandra än de kovalent bundna atomerna i ett ark (som du kan förvänta dig eftersom arken bara är svagt bundna genom van der Waals-interaktioner), så överlappningen minskas kraftigt och ledning är mycket svårare.
Ett mer fullständigt svar skulle förlita sig på en studie av grafits elektroniska bandstruktur, som är ett aktivt forskningsområde och som inte omfattas av detta svar!
Kommentarer
- Precis som en uppföljning, varför är den elektriska ledningsförmågan högre i parallell riktning?
- Du antog att det redan finns i din fråga, varför?