Морозов Александр Гавриилович (moralg) wrote,
Морозов Александр Гавриилович
moralg

Categories:

Квантовые фокусы графена.

      Графен - это двумерный лист атомов углерода толщиной в один атом, в котором атомы углерода соединены в гексагональную (шестиугольную) кристаллическую решетку. Самое большое расстояние в такой решетке - между противоположными углами этого шестиугольника ~ 0,28нм (нанометра), а характерный диаметр атома углерода ~ 0,24 нм. Поэтому протиснуться между атомами углерода в решетке графена никакие атомы не могут. Ибо даже самые маленькие из них (атомы гелия и неона) имеют диаметр не меньше 0,06 нм. Что однозначно подтверждено многочисленными экспериментами - решетка графена не пропускает сквозь себя никакие газы и жидкости.

      Однако, в свежих экспериментах было показано, что графен пропускает сквозь себя водород, характерный диаметр атомов которого ~ 0,10 нм. И подтверждено с величайшей точностью, что он же не пропускает сквозь себя атомы всех иных газов и жидкостей.

      Каким же способом устраивает графен такой фокус?


      Опуская энергетические рассуждения авторов эксперимента опишем лишь предложенную ими схему пропуска атомов водорода сквозь лист графена. Сначала молекула водорода, опускаясь на неизбежные при конечной температуре наноразмерные складки листа графена испытывает распад на атомы водорода. Затем электроны атомов водорода поглощаются зоной проводимости графена. Оставшиеся одиночными протоны спокойно проходят сквозь лист графена и после этого забирают свои электроны из зоны проводимости графена. И, забрав свое, сливаются в молекулу водорода на другой стороне листа графена.

      Остется вопрос - почему аналогичный фокус не могут проделывать атомы других элементов? Начнем с гелия. Во-первых, для поглощения зоной проводимости графена первого электрона атома гелия нужна почти вдвое большая энергия, чем для аналогичного действа в отношении единственного электрона атома водорода. На что графен вряд ли захочет расщедриться. Во-вторых, после отбора первого электрона у атома гелия остается еще второй электрон. А с ним сквозь решетку графена не протиснуться. Но чтобы отобрать второй электрон в зону проводимости графена нужна почти вшестеро большая энергия, чем в случае атома водорода. На что графен однозначно не расщедрится.

      Аналогичные рассуждения с очевидностью будут справедливыми и для всех остальных элементов таблицы Менделеева.

Tags: Физика на пальцах
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Чем могу быть полезен?

    Еще Козьма Прутков говаривал: Специалист подобен флюсу, полнота его одностороння. К середине 1980-х я тоже стал подобен флюсу, что было…

  • Маленькие рассказы о космосе (18).

    За 10 лет в ЖЖ написал немало постов по космической тематике. Расфасовав их метками по разным подтемам. Но будучи сделанными в разное время по…

  • Уроки физики...

    На 77-м году жизни оказался вновь востребованным. В качестве профессора на 0,5 ставки на той кафедре, которую сам же и создавал в 1988-м в ВолГУ.…

promo moralg march 5, 2018 03:01 43
Buy for 30 tokens
Многие из нас вздрагивают, когда дорогу нам перебегает черная кошка. Но неприятных последствий обычно не возникает и мы быстро забываем о ней. Но два дня назад на северо-восток США обрушилась очередная буря и совершила совсем не очередное действо - сломала дерево, которое 227 лет назад посадил…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 41 comments