石墨烯納米帶是指大概寬度小於50 nm的石墨烯條帶。其理論模型最初於1996年提出。
基本介紹
- 中文名：石墨烯納米帶
- 性質：由單層碳原子組成的二維晶體
- 穩定性：很高化學穩定性
- 導熱性：優於碳納米管和金剛石的高導熱性
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電子結構
為了要賦予單層石墨烯某種電性，會按照特定樣式切割石墨烯，形成石墨烯納米帶（Graphene nanoribbon）。切開的邊緣形狀可以分為鋸齒形和扶手椅形。採用緊束縛近似模型做出的計算，預測鋸齒形具有金屬鍵性質，又預測扶手椅形具有金屬鍵性質或半導體性質；到底是哪種性質，要依寬度而定。可是，近來根據密度泛函理論計算得到的結果，顯示出扶手椅形具有半導體性質，其能隙與納米帶頻寬成反比。實驗結果確實地展示出，隨著納米帶頻寬減小，能隙會增大。但是，直至2009年, 尚沒有任何測量能隙的實驗試著辨識精確邊緣結構。 通過施加外磁場，石墨烯奈米帶的光學回響也可以調整至太赫茲頻域。
性質
石墨烯納米帶的結構具有高電導率、高熱導率、低噪聲，這些優良品質促使石墨烯納米帶成為積體電路互連材料的另一種選擇，有可能替代銅金屬。有些研究者試著用石墨烯納米帶來製成量子點，他們在納米帶的某些特定位置改變寬度，形成量子禁閉（quantum confinement）。
石墨烯納米帶的低維結構具有非常重要的光電性能：粒子數反轉和寬頻光增益。這些優良品質促使石墨烯納米帶放在微腔或納米腔體中形成雷射器和放大器。 根據2012年10月的一份研究表明有些研究者試著將石墨烯納米帶套用於光通信系統，發展石墨烯納米雷射器。
石墨烯
石墨烯的碳原子排列與石墨的單原子層相同，是碳原子以sp雜化軌道呈蜂巢晶格（honeycomb crystal lattice）排列構成的單層二維晶體。石墨烯可想像為由碳原子和其共價鍵所形成的原子格線。石墨烯的命名來自英文的graphite（石墨）+-ene（烯類結尾）。石墨烯被認為是平面多環芳香烴原子晶體。
石墨烯的結構非常穩定，碳碳鍵（carbon-carbon bond）僅為1.42Å。石墨烯內部的碳原子之間的連線很柔韌，當施加外力於石墨烯時，碳原子面會彎曲變形，使得碳原子不必重新排列來適應外力，從而保持結構穩定。這種穩定的晶格結構使石墨烯具有優秀的導熱性。另外，石墨烯中的電子在軌道中移動時，不會因晶格缺陷或引入外來原子而發生散射。由於原子間作用力十分強，在常溫下，即使周圍碳原子發生擠撞，石墨烯內部電子受到的干擾也非常小。
石墨烯是構成下列碳同素異形體的基本單元：石墨，木炭，碳納米管和富勒烯。完美的石墨烯是二維的，它只包括六邊形(等角六邊形);如果有五邊形和七邊形存在，則會構成石墨烯的缺陷。12個五角形石墨烯會共同形成富勒烯。
石墨烯捲成圓桶形可以用為碳納米管；另外石墨烯還被做成彈道電晶體（ballistic transistor）並且吸引了大批科學家的興趣。在2006年3月，喬治亞理工學院研究員宣布,他們成功地製造了石墨烯平面場效應電晶體，並觀測到了量子干涉效應，並基於此結果，研究出以石墨烯為基材的電路.
