অতিস্বনক গ্রাফিন বিচ্ছুরণ

 

পরিচয় করিয়ে দিন:

অতিস্বনক গ্রাফিন বিচ্ছুরণ, যা অতিস্বনক গ্রাফিন এক্সফোলিয়েশন নামেও পরিচিত, গ্রাফিন অক্সাইডের ইন্টারলেয়ার ব্যবধানকে কার্যকরভাবে বাড়াতে অতিস্বনক কম্পনের সাথে মিলিত গ্রাফিন অক্সাইড হ্রাস করার পদ্ধতি ব্যবহার করে। বৃহত্তর আন্তঃস্তর ব্যবধান সহ গ্রাফিন অক্সাইড শুধুমাত্র অন্যান্য অণু, পরমাণু ইত্যাদিকে ইন্টারলেয়ারে প্রবেশ করাতে গ্রাফিন অক্সাইড ইন্টারক্যালেটেড যৌগিক পদার্থ তৈরি করতে সহায়তা করে না, তবে এটি একক-স্তর গ্রাফিন অক্সাইডে এক্সফোলিয়েট করাও সহজ, আরও প্রস্তুতির জন্য ভিত্তি স্থাপন করে। একক-স্তর গ্রাফিনের।

 

 

নীতি:

অতিস্বনক গ্রাফিন বিচ্ছুরণ সরঞ্জামগুলি আল্ট্রাসাউন্ডের ক্যাভিটেশন প্রভাবকে সমষ্টিযুক্ত কণাগুলি ছড়িয়ে দেওয়ার জন্য ব্যবহার করে। এটি একটি অতি শক্তিশালী শব্দ ক্ষেত্রে প্রয়োজনীয় কণা সাসপেনশন (তরল) স্থাপন এবং উপযুক্ত অতিস্বনক প্রশস্ততা সঙ্গে এটি প্রক্রিয়াকরণ জড়িত। গহ্বর, উচ্চ তাপমাত্রা, উচ্চ চাপ, মাইক্রো জেট এবং শক্তিশালী কম্পনের মতো অতিরিক্ত প্রভাবের অধীনে, অণুগুলির মধ্যে দূরত্ব বাড়তে থাকবে, যা শেষ পর্যন্ত আণবিক বিভাজন এবং একক অণু কাঠামোর গঠনের দিকে পরিচালিত করবে। এই পণ্যটি কার্বন ন্যানোটিউব, গ্রাফিন, সিলিকা ইত্যাদির মতো ন্যানোম্যাটেরিয়ালগুলি ছড়িয়ে দেওয়ার জন্য বিশেষভাবে কার্যকর।

 

 

উদ্দেশ্য:

প্রকৃতিতে প্রচুর সংখ্যক গ্রাফাইট উপাদান রয়েছে এবং 1 মিলিমিটার পুরুত্বের গ্রাফাইটে গ্রাফিনের প্রায় 3 মিলিয়ন স্তর রয়েছে। একক স্তরের গ্রাফাইটকে গ্রাফিন বলা হয়, যা মুক্ত অবস্থায় থাকে না এবং স্তরযুক্ত গ্রাফিন শীট আকারে বিদ্যমান থাকে। গ্রাফাইট শীটগুলির দুর্বল আন্তঃস্তর বলগুলির কারণে, বহিরাগত শক্তির মাধ্যমে স্তরে স্তরে স্তরে খোসা ছাড়িয়ে যেতে পারে, যার ফলে শুধুমাত্র একটি কার্বন পরমাণুর পুরুত্ব সহ একটি একক-স্তর গ্রাফিন তৈরি হয়।

 

 

সাধারণ বিচ্ছুরণ পদ্ধতি এবং তাদের অসুবিধা:

 

1. মাইক্রো যান্ত্রিক পিলিং পদ্ধতি

টেপ ব্যবহার করে বৃহত্তর স্ফটিক থেকে সরাসরি গ্রাফিনের শীট খোসা ছাড়ুন এবং ক্রমাগত এই প্রক্রিয়াটি পুনরাবৃত্তি করুন।

একটি উপাদান এবং প্রসারিত বা ত্রুটিপূর্ণ পাইরোলাইটিক গ্রাফাইটের মধ্যে ঘর্ষণের ফলে বাল্ক গ্রাফাইটের পৃষ্ঠে ফ্লোকুলেন্ট ক্রিস্টাল তৈরি হয়, যেখানে গ্রাফিনের একক স্তর থাকে।

অসুবিধা: গ্রাফিনের কম ফলন, ছোট এলাকা, সঠিকভাবে আকার নিয়ন্ত্রণে অসুবিধা, কম দক্ষতা এবং বড় আকারে প্রস্তুত করা যায় না।

2. রাসায়নিক বাষ্প জমার পদ্ধতি

কার্বন (সাধারণত কম-কার্বন জৈব গ্যাস) যুক্ত এক বা একাধিক বায়বীয় পদার্থকে ভ্যাকুয়াম চুল্লিতে প্রবর্তন করার প্রক্রিয়া, উচ্চ তাপমাত্রার মাধ্যমে কার্বনযুক্ত গ্যাস (সাধারণত কম-কার্বন জৈব গ্যাস) পচন ও কার্বনাইজ করা এবং কার্বন উপাদানের বৃদ্ধি স্তর পৃষ্ঠ।

অসুবিধা: গ্রাফিনের ষড়ভুজাকার মধুচক্র স্ফটিক গঠন সম্পূর্ণরূপে গ্রাফিটাইজ করা যায় না, এবং এর গুণমান মাইক্রোকম্পিউটার এক্সফোলিয়েশন পদ্ধতির মতো ভাল নয়। উচ্চ ব্যয় এবং কঠোর সরঞ্জামের প্রয়োজনীয়তা গ্রাফিনের বড় আকারের প্রস্তুতিকে সীমিত করে, এবং অনুঘটক যোগ করা গ্রাফিনের বিশুদ্ধতাও হ্রাস করে।

3. ক্রিস্টাল এপিটাক্সিয়াল ওরিয়েন্টেড বৃদ্ধির পদ্ধতি

একটি পদ্ধতি হল একক ক্রিস্টাল 6H SiC গরম করে Si অপসারণ করা, যার ফলে SiC স্ফটিকের পৃষ্ঠে গ্রাফিনের এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি। গ্রাফিন এবং সি স্তরের সংস্পর্শে আসে এবং এই গ্রাফিনের পরিবাহিতা সাবস্ট্রেট দ্বারা প্রভাবিত হয়; আরেকটি পদ্ধতি হল ধাতু একক স্ফটিকের মধ্যে কার্বনের ট্রেস পরিমাণ ব্যবহার করা, এবং অতি-উচ্চ ভ্যাকুয়ামের অধীনে উচ্চ-তাপমাত্রা অ্যানিলিংয়ের মাধ্যমে, ধাতুর অভ্যন্তরে থাকা কার্বন উপাদানটি ধাতব একক স্ফটিকের পৃষ্ঠে গ্রাফিনকে অবক্ষয় করে।

অসুবিধা: গ্রাফিন ফিল্মের পুরুত্ব অসম, নিয়ন্ত্রণ করা কঠিন, এবং উৎপন্ন গ্রাফিন শক্তভাবে সাবস্ট্রেটের সাথে লেগে থাকে, যার ফলে খোসা ছাড়তে অসুবিধা হয়, যা গ্রাফিনের বৈশিষ্ট্যকে প্রভাবিত করতে পারে। একই সময়ে, এটিকে অতি শূন্যতা এবং উচ্চ তাপমাত্রার অত্যন্ত কঠোর অবস্থার মধ্যে বেড়ে উঠতে হবে, উচ্চ সরঞ্জামের প্রয়োজনীয়তা সহ, এটি গ্রাফিনের বড় আকারের এবং নিয়ন্ত্রণযোগ্য প্রস্তুতি অর্জন করা অসম্ভব করে তোলে।

4. অক্সিডাইজড গ্রাফাইট হ্রাস পদ্ধতি

অক্সিডাইজড গ্রাফিন সাধারণত গ্রাফাইটের শক্তিশালী অ্যাসিড জারণ দ্বারা প্রাপ্ত হয়। অক্সিডাইজড গ্রাফাইট প্রস্তুত করার জন্য তিনটি প্রধান পদ্ধতি রয়েছে: ব্রোডি পদ্ধতি, স্ট্যাডেনমায়ার পদ্ধতি এবং হামারস পদ্ধতি। তাদের মধ্যে, হামারস পদ্ধতিতে গ্রাফিন বিচ্ছুরণের জন্য অতিস্বনক সহায়তা যোগ করা প্রয়োজন।

বৈশিষ্ট্য: গ্রাফিন বিচ্ছুরণের জন্য হামারস পদ্ধতি: পদ্ধতিটি সহজ, সময়সাপেক্ষ, একটি বৃহৎ প্রক্রিয়াকরণ ক্ষমতা রয়েছে, নিরাপদ এবং দূষণমুক্ত, এবং বর্তমানে এটি সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত পদ্ধতি।

 

 

অতিস্বনক গ্রাফিন বিচ্ছুরণের সুবিধা:

 

অতিস্বনক গ্রাফিন বিচ্ছুরণ সিস্টেম গ্রাফিন অক্সাইড প্রস্তুত করতে অতিস্বনক সহায়তাকারী হামার পদ্ধতি ব্যবহার করে, যা তরলকে মাধ্যম হিসাবে ব্যবহার করে এবং তরলে উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি অতিস্বনক কম্পন যোগ করে। আল্ট্রাসাউন্ড একটি যান্ত্রিক তরঙ্গ হওয়ার কারণে যা অণু দ্বারা শোষিত হয় না, এটি প্রচারের সময় আণবিক কম্পন সৃষ্টি করে। ক্যাভিটেশন প্রভাবের অধীনে, যার মধ্যে অতিরিক্ত প্রভাব যেমন উচ্চ তাপমাত্রা, উচ্চ চাপ, মাইক্রো জেট এবং শক্তিশালী কম্পন অন্তর্ভুক্ত, কম্পনের কারণে অণুর মধ্যে দূরত্ব বৃদ্ধি পায়, যা শেষ পর্যন্ত আণবিক বিভাজনের দিকে নিয়ে যায়। এটি কার্যকরভাবে অক্সিডাইজড গ্রাফাইটের ইন্টারলেয়ার ব্যবধান বাড়াতে পারে এবং অতিস্বনক শক্তি বৃদ্ধির সাথে, অক্সিডাইজড গ্রাফাইটের প্রাপ্ত ইন্টারলেয়ার স্পেসিং একটি প্রসারিত প্রবণতা দেখায়।

আল্ট্রাসাউন্ড দ্বারা প্রকাশিত তাত্ক্ষণিক চাপ গ্রাফিন স্তরগুলির মধ্যে ভ্যান ডার ওয়ালস বাহিনীকে ভেঙে দেয়, যার ফলে গ্রাফিনের একত্রিত হওয়ার সম্ভাবনা কম হয়। গ্রাফিন অক্সাইডের বৃহৎ আন্তঃস্তর ব্যবধান শুধুমাত্র অন্যান্য অণু, পরমাণু ইত্যাদিকে আন্তঃস্তরে প্রবেশ করাতে গ্রাফিন অক্সাইড ইন্টারক্যালেটেড যৌগিক পদার্থ তৈরি করতে সাহায্য করে না, বরং এটিকে একক-স্তর গ্রাফিন অক্সাইডে খোসা ছাড়ানো সহজ করে তোলে, একটি ভিত্তি স্থাপন করে। একক-স্তর গ্রাফিনের আরও প্রস্তুতি।