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石墨烯释疑VI

已有 3283 次阅读 2011-4-25 18:17 |个人分类:石墨烯|系统分类:科研笔记

石墨烯的稳定性是依赖于边界的,这会对于其宏观的很多可能应用有限制作用;但是微观的领域。特别是微电子领域应用稍有影响,但不会有形成直接的限制,这在我关于石墨烯系列博文的第一篇就阐明这一观点。目前试验和观测结果实际也支持我的观点和结论,石墨烯SEM电镜照片显示,几厘米见方的在衬底上的石墨烯内部存在大量褶皱,起完整平整单片最大也就是150-200微米,这与我计算的悬浮石墨烯的单片尺寸不大于20几微米也不矛盾,在衬底上石墨烯可以完美平整稳定存在的尺寸较大是合理的,但也仅仅是200微米左右,与宏观应用尺寸相差很大。
前面博文还提及了我因为在实验中发现了一些实验现象,而提出这一理论观点,向诺奖得主harry提出后,除了他以外,还有HP的研究人员等多位国内外研究者,我们都形成了共识。还有一个对于所有纳米材料都普适的原理,就是对任何一个纳米材料实际其内部化学键并不是一致的,而这一差异性在所有纳米级尺度的材料上表现的更为突出,纳米材料内部的每一个化学键实际互相之间都产生了相互影响,请注意这一观点与中学化学关于化合物定义的区别,这是与其有差异的,中学化学教给我们只要化学键变了就不是同一种物质,就是同分异构体,但是注意这都是在宏观来看的,但是纳米尺度下,即使同一种化学键也会因为界面的作用而产生变化而产生差异,我们这一观点是与传统化合物基本概念的稍有差异的。举例来说石墨烯中的化学键是沿着边界到中心的径向,存在阶梯差异性的,不是完全一致的,粗略认识会以为纳米石墨烯内部的化学键是完全一样,虽然从宏观角度看这一差异极小,在皮米级pm范围,但是由于是原子级范围的变化,从量子力学和量子化学角度看,对于物质的性质有本质性的影响,是石墨烯能稳定存在的结构原因,也是石墨烯产生特异性质结构本质原因。(石墨烯的表面较为粗糙且边缘处的化学自由键极难控制,因此难以在其内部生成仅为原子大小的窄带,INTEL 公司研究人员的论述)。这印证了我关于石墨烯稳定性尺寸有限的观点和前期其他纳米材料的实验结果,石墨烯大于一定尺寸后,必然发生褶皱或者破裂才可以再次稳定。 这与量子化学杂化轨道理论并不冲突,实际杂化轨道理论,一个其明显不足之处在于其采取了动态平均化的处理方式,实际从粗略和宏观角度看,这确实可以近似和粗略解释很多问题,但是在解释纳米材料方面已经存在明显误差,纳米材料很多现象如果采用这种平均化处理的结果,忽视其差异性,其结论可能将是荒谬的,对其理论解释是有偏差的。
这一问题,不仅仅限于石墨烯,还有碳纳米管、碳巴基球及其他所有纳米粉体。


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