Πώς διαφέρει η μοριακή δομή του γραφένιου από άλλα διαμάντι και γραφίτη άνθρακα αλλοτροπών;

Το γραφένιο, το διαμάντι και ο γραφίτης είναι όλα αλλοτρόπια άνθρακα, που σημαίνει ότι αποτελούνται από άτομα άνθρακα, αλλά έχουν διαφορετικές διαρθρωτικές ρυθμίσεις. Εδώ είναι πώς η μοριακή δομή του γραφένι διαφέρει από το διαμάντι και τον γραφίτη:

graphene:

Το graphene αποτελείται από ένα μόνο στρώμα ατόμων άνθρακα που διατεταγμένα σε εξαγωνική δομή πλέγματος. Κάθε άτομο άνθρακα συνδέεται με άλλα τρία άτομα άνθρακα μέσω ισχυρών ομοιοπολικών δεσμών. Αυτή η δισδιάστατη δομή δίνει στο graphene τις μοναδικές του ιδιότητες, όπως η υψηλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα, η μηχανική αντοχή και η οπτική διαφάνεια.

Diamond:

Το Diamond έχει μια τρισδιάστατη κρυσταλλική δομή όπου κάθε άτομο άνθρακα συνδέεται ομοιοπολικά σε τέσσερα άλλα άτομα άνθρακα, σχηματίζοντας ένα άκαμπτο, τετραεδρικό πλέγμα. Αυτή η ρύθμιση έχει ως αποτέλεσμα ένα πολύ ισχυρό και σκληρό υλικό, καθιστώντας το διαμάντι την πιο σκληρή ουσία φυσικά στη Γη.

γραφίτη:

Ο γραφίτης αποτελείται επίσης από άτομα άνθρακα διατεταγμένα σε εξαγωνική δομή πλέγματος, παρόμοια με το γραφένιο. Ωστόσο, σε γραφίτη, τα άτομα άνθρακα στοιβάζονται σε στρώματα που συγκρατούνται χαλαρά από τις αδύναμες δυνάμεις van der Waals. Αυτή η στρωμένη δομή επιτρέπει στα στρώματα να γλιστρούν ο ένας τον άλλον εύκολα, δίνοντας στον γραφίτη την απαλότητα και τις ιδιότητές του λίπανσης.

Συνοπτικά, το graphene είναι ένα στρώμα πάχους ενός ατόμου ατόμων άνθρακα που είναι διατεταγμένα σε εξαγωνικό πλέγμα, ενώ το Diamond έχει ένα τετραεδρικό πλέγμα και ο γραφίτης έχει μια στρωμένη δομή με αδύναμες δυνάμεις van der Waals μεταξύ των στρωμάτων. Αυτές οι διαρθρωτικές διαφορές οδηγούν σε ξεχωριστές φυσικές και χημικές ιδιότητες για κάθε αλλοτρόπο του άνθρακα.