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Graphen

Informationen zur Chemie und Physik des Graphens.




Graphen

Graphén ist eine zweidimensionale Modifikation des chemischen Elements Kohlenstoff. Strukturell ist im Graphen jedes Kohlenstoffatom mit drei weiteren C-Atomen verbunden, so dass ein wabenförmiges, einlagiges Muster entsteht.

Graphen besitzt eine Reihe aussergewöhnlicher Eigenschaften, darunter hohe Zugfestigkeit, Elastizität, besondere elektronische Eigenschaften: Es zählt auf Grund der geringen Überlappung zwischen den Valenz- und den Leitungsbändern (Material mit Null-Bandlücke) zu den Halbleitern.

Die Wissenschaftler haben vor der Entdeckung jahrelang über Graphen theoretisiert. Dabei wurde es jahrhundertelang in kleinen Mengen durch die Verwendung von Bleistiften und anderen ähnlichen Graphitanwendungen unbemerkt hergestellt. Erstmals wurde das Graphen in Elektronenmikroskopen im Jahr 1962 beobachtet, während es als Einzelschicht auf Metalloberflächen aufgetragen wurde. Das Material selbst wurde schließlich 2004 von Andre Geim und Konstantin Novoselov an der Universität von Manchester wiederentdeckt, isoliert und charakterisiert Die Forschung über Graphen wurde durch theoretische Beschreibungen der Zusammensetzung, Struktur und Eigenschaften fortgeführt und fand ihren durch die Vergabe des Nobelpreises für Physik 2010 für die wegweisenden Experimente zum zweidimensionalen Material Graphen.

Die Internationale Union für reine und angewandte Chemie (IUPAC) stellt fest, dass häufig Beschreibungen wie Graphitschichten, Kohlenstoffschichten oder Kohlenstoffblätter für den Begriff Graphen verwendet wurden - und stellt zum Beispiel fest, dass es ist falsch ist, für eine einzelne Schicht den Begriff Graphit zu verwenden, da dieser eine dreidimensionale Struktur implizieren würde. Der Begriff Graphen sollte demnach nur verwendet werden, wenn Reaktionen, strukturelle Beziehungen oder andere Eigenschaften einzelner Schichten diskutiert werden.

Geim definierte isoliertes oder freistehendes Graphen: "Graphen ist eine einzige Atomebene von Graphit, die - und das ist wesentlich - ausreichend von ihrer Umgebung isoliert ist, um als freistehend betrachtet zu werden." Diese Definition ist enger als die der IUPAC und bezieht sich auf abgspaltetes und suspendiertes Graphen.

Im nachfolgenden Verzeichnis finden Sie online verfügbare Informationsmaterialien zur Chemie und zur Physik der Kohlenstoffmodifikation Graphen.

Weitere Informationen zum Thema in englischer Sprache sind unter dem Stichwort graphene aufgeführt.



Inhalt, Gliederung


Aktuelle Berichte
Allgemeine Informationen und Grundlagen
Vorlesungsskripten und Vorlesungsmaterialien
Spezielle Teilinformationen
Synthese, Herstellung, Produktion
Dissertationen
Artikel und Berichte



Aktuelle Berichte



Schnittmuster für Graphen-Nanobänder
Ein Schnittmuster für Graphen-Nanobänder

Wie die Fachzeitschrift Nature in einer ihrer Ausgaben berichtet, ist es Forschern der Empa, des Max-Planck-Instituts in Mainz und der TU Dresden erstmals gelungen, aus Molekülen Graphen-Nanobänder mit perfektem Zickzackrand herzustellen.

Abbildung - Ein Schnittmuster für Graphen-Nanobänder: Abhängig von der Richtung der Bandachse weisen Graphen-Nanobänder einen Sesselrand oder einen Zickzackrand (blau) auf [Bildquelle: Empa / Roman Fasel].





Allwetter-Solarzelle
Eine Allwetter-Solarzelle aus Graphen

Strom bei Sonne und Regen: Eine Graphen-Schicht könnte Solarzellen Strom bei Regenwetter entlocken.

Abbildung: Wirkungsweise der Allwetter-Solarzelle, in der Elektroden aus Graphen verwendet werden, um Strom aus dem Aufprall von Regentropfen zu gewinnen [Bildquelle: Angewandte Chemie, Wiley-VCH].






Allgemeine Informationen und Grundlagen


Nobelpreis 2010
… für Andre Geim und Konstantin Novoselov für Forschungsarbeiten zum Graphen - [engl.]



Vorlesungsskripten und Vorlesungsmaterialien


Chemie des Graphens
Übersichtsartikel: Dünnstes Kohlenstoffblatt verspricht Revolution

Graphen
Chemie des Graphens - Dünnstes Kohlenstoffblatt verspricht Revolution. MPG - Format: PDF

Graphen
Vortragsskript. Universität Ulm - Format: PDF

Graphen
Vortragsskript: Theoretische Physik. Universität Graz - Format: PDF

Graphen-abgeleitete Materialien
Doktorarbeit Chemie, (2010). ETH Zürich - Format: PDF

Graphene
Seminarskript Physik. Universität Bielefeld - Format: PDF

Kohlenstoff Allotrope
Herstellung und Anwendungen 3-, 2- und 1-dimensionaler Kohlenstoff Allotrope. Universität Paderborn - Format: PDF

Schrödinger- und Dirac-Elektronen in Graphen
Vortragsskript. Universität Paderborn - Format: PDF



Spezielle Teilinformationen


Bänder aus Graphen
Forscher berichteten in Nature, wie es ihnen erstmals gelungen ist, mit einer einfachen chemischen Methode wenige Nanometer breite Bänder aus Graphen auf Oberflächen wachsen zu lassen. Artikel, 2010.

Gewölbtes Graphen
Chemiker stellen Variante der 'Wunderfolie' vor - Internationales Forschungsjournal titelt mit neuem Bielefelder Graphenmolekül.

Graphen mit Superkräften
Forschern ist es gelungen, ohne mechanische Einwirkung isolierte Graphenschichten herzustellen und diese in nur einem weiteren Schritt mit maßgeschneiderten Eigenschaften auszustatten.

Hochwertige Graphen-Monolayer in einem Schritt
Forscher haben ein Verfahren etabliert, das ein hochwertiges Produkt in einem Schritt entstehen lässt.

Nanographen-Synthese
Empa-Forschende klären Reaktionsweg zur Herstellung graphenartiger Materialien.

Nobelpreis Physik 2010
Nobelpreisträger für Physik 2010 sind Andre Geim und Konstantin Novoselov. Das Nobelpreiskomitee würdigt die Arbeiten der Forscher zum Graphén, einer Kohlenstoff-Modifikation mit außergewöhnlichen Eigenschaften.

Synthese schmaler Graphenbänder
Lang und schmal, defektfrei und löslich: Graphen-Nanobänder durch Bottom-up-Synthese.



Synthese, Herstellung, Produktion


Graphen-Gewinnung
Forscher der Saar-Uni entwickeln neues Verfahren zur Graphen-Gewinnung. Artikel, 2009

Herstellung von Graphen
Eine Anleitung für Lehrer - Format: PDF

Wachstum und Charakterisierung von großflächigem Graphen
Dissertation Chemie, (2014). HU Berlin - Format: PDF



Dissertationen


Elektronische Struktur
Parameterfreie Untersuchung der elektronischen Struktur von graphitartigem Kohlenstoff. Diplomarbeit, 2007. Universität Jena

Epitaktisches Graphen
Rastertunnelmikroskopie und Rastertunnelspektroskopie an Kohlenstoffnanoröhren und epitaktischem Graphen. Dissertation, 2009. Universität Erlangen

Nicht symmetrische Graphenmoleküle
Nicht symmetrische Graphenmoleküle mittels [3+2+1]-Benzanellierung und Untersuchungen von haptotropen Wanderungen auf Oberflächen. Dissertation, 2009. Universität Bonn

Rastertunnelmikroskopie
Rastertunnelmikroskopie und Rastertunnelspektroskopie an Kohlenstoffnanoröhren und epitaktischem Graphen.. Universität Erlangen-Nürnberg, 2009

Zweidimensionaler Ladungstransport
2-dimensionaler Ladungsträgertransport in Graphen und einkristallinen organischen Halbleitern. Dissertation, 2008. Universität Stuttgart



Artikel und Berichte


Quanten-Hall-Effekt in Graphen
Ein- und doppellagiges Graphen im Magnetfeld Quanten-Hall-Effekt in Graphen - Format: PDF

 


Aktualisiert am 03.12.2018.



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