Graphyne - Graphyne
Graphyne é um alótropo de carbono . Sua estrutura é composta por folhas planas de um átomo de átomos de carbono ligados a sp e sp 2 dispostos em estrutura cristalina. Pode ser visto como uma rede de anéis de benzeno conectados por ligações de acetileno . Dependendo do teor de grupos acetileno, o grafino pode ser considerado uma hibridização mista, sp n , onde 1 <n <2, e portanto difere da hibridização de grafeno (considerado sp 2 puro ) e diamante (sp 3 puro ).
A existência de graphyne foi conjecturada antes de 1960 e atraiu a atenção após a descoberta de fulerenos .
Embora ainda não tenham sido sintetizados, as estruturas grafinas periódicas e seus análogos de nitreto de boro mostraram-se estáveis com base em cálculos de primeiros princípios usando curvas de dispersão de fônons e temperatura finita ab-initio , simulações de dinâmica molecular de mecânica quântica.
Estrutura
O Graphyne ainda não foi sintetizado em quantidades significativas para estudo, mas através do uso de modelos de computador, os cientistas foram capazes de prever várias propriedades da substância em geometrias assumidas da rede. As estruturas propostas de grafino são derivadas da inserção de ligações de acetileno no lugar de ligações simples de carbono-carbono em uma rede de grafeno. Acredita-se que o Graphyne exista em várias geometrias diferentes. Esta variedade se deve aos múltiplos arranjos de carbono hibridizado sp e sp2. As geometrias propostas incluem uma estrutura de rede hexagonal e uma estrutura de rede retangular . Foi hipotetizado como preferível ao grafeno para aplicações específicas devido ao potencial de cones Dirac dependentes da direção. Fora das estruturas teorizadas, a rede retangular de 6,6,12-graphyne pode conter o maior potencial para aplicações futuras.
Propriedades
Os modelos para o grafino mostram que ele tem potencial para cones de Dirac em seus átomos de carbono com ligações duplas e triplas. Devido aos cones de Dirac, existe um único ponto no nível de Fermi onde as bandas de condução e valência se encontram de forma linear. A vantagem desse esquema é que os elétrons se comportam como se não tivessem massa, resultando em energias proporcionais ao momento dos elétrons. Como no grafeno, o grafino hexagonal possui propriedades elétricas independentes da direção. No entanto, devido à simetria do 6,6,12-grafino retangular proposto, as propriedades elétricas mudariam ao longo de diferentes direções no plano do material. Esta característica única de sua simetria permite graphyne a auto-droga que significa que tem dois cones Dirac diferentes deitado um pouco acima e abaixo do nível de Fermi. O efeito de autodopagem de 6,6,12-graphyne pode ser efetivamente ajustado pela aplicação de deformação externa no plano. As amostras de Graphyne sintetizadas até o momento mostraram um ponto de fusão de 250-300 ° C, baixa reatividade em reações de decomposição com oxigênio, calor e luz.
Aplicações potenciais
A dependência direcional de 6,6,12-graphyne poderia permitir grades elétricas em nanoescala. Isso poderia levar ao desenvolvimento de transistores mais rápidos e dispositivos eletrônicos em nanoescala.
Graphdiyne
A síntese de graphdiyne foi relatada como um filme de 1 mm sobre uma superfície de cobre. Graphdiyne foi previsto para exibir uma estrutura semelhante a nanoweb, caracterizada por poros triangulares e regularmente distribuídos, formando assim uma membrana nanoporosa. Devido ao tamanho efetivo de seus poros, que quase corresponde ao raio de van der Waals do átomo de hélio , o graphdiyne poderia se comportar como uma membrana bidimensional ideal para a separação química e isotópica do hélio. Foi proposta a aplicação de uma membrana à base de Graphdiyne como uma peneira bidimensional eficiente para tecnologias de filtração e purificação de água.