%this is a very simple document using xepersian package
\documentclass{article}
\usepackage{xepersian}
\settextfont[Scale=1]{XB Zar}
\setlatintextfont[ExternalLocation,BoldFont={lmroman10-bold},BoldItalicFont={lmroman10-bolditalic},ItalicFont={lmroman10-italic}]{lmroman10-regular}
\setdigitfont[Scale=1]{Parsi Digits}
\title{گرافن؛جادوی قرن}
\author{سمانه علامه}

\begin{document}
\maketitle
\tableofcontents
\newpage


\section{مقدمه}
مقدمه
\subsection{مقدمه}
در این نوشتار کوتاه پس از معرفی اجمالی گرافن به عنوان یکی از ساختارهای مهم کربنی ، به معرفی خواص آن پرداخته و در ادامه در توضیح یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد گرافن که همانا رسانش الکتریکی است، می‌پردازیم\\
\\
درین راستا چند نمونه تحقیق تجربی به صورت مختصر گزارش می‌شود.
\\\begin{itemize}
 \item سنتز گرافن به روش لایه‌نشانی بر سطح فلز

\linebreak

\begin{flushleft}

\lr{•Fine structure constant defines visual transparency of graghene}

\end{flushleft}

\linebreak

 \begin{flushleft}
\lr{•Two-D atomic crystals}}
 
\end{flushleft}
\end{itemize}
\newpage 
\section{تاریخچه}
اصطلاح گرافن اولین بار در ۱۹۸۶ مطرح شد (البته اولین مطلب در مورد گرافن توسط فیلیپ والاس در ۱۹۴۷ نوشته شد و همین‌طور اکسید گرافن نخستین بار توسط روئیس و ووگت دیده شده است) مشاهده مشهور گرافن که در واقع اکسید گرافن کاهش یافته بوده در۱۹۶۲توسط هوفمن صورت گرفت.اما ساخت عینی ماده گرافن در سال۲۰۰۴ توسط دو دانشمند به نام‌های Geim و konstantin انجام گرفت .ابتکار جالب این دو پژوهشگر در استفاده از چسب نواری  بود که در ابتدا ساده لوحانه به نظر می‌رسد. آنها  یک تک ورقه‌ی گرافن را از گرافیت با روش ورقه ورقه شدن میکرومکانیکی جدا کردند و سپس آنرا به یک ویفر سیلیکونی با ورقه‌ی نازکی از $ Sio_{2} $  پوشیده شده بود، متصل کردند. که در واقع با این عمل یک ترانزیستور گرافنی ساختند و حاصل این تلاش جایزه نوبل ۲۰۱۰ برای ایشان بود. \\
\linebreak 
شاید علت ناشناخته ماندن این ماده از زمان والاس و هوفمن اعتقاد به قضیه‌ی مرمین-واگنر باشد که بر اساس مکانیک آماری و نظریه میدان‌های کوانتومی ساخت یک ماده دو بعدی را غیرممکن و آن را ناپایدار و صرفا نظری می‌دانستند ولی به هر روی توجه به خصوصیات و خواص الکترونیکی گرافن یا در واقع گرافیت ۳ بعدی به ۱۹۴۷ می‌رسد.
\\
اما قبل از هر چیز لازم است به معرفی کربن و ساختارهای کربنی بپردازیم.
\newpage 
\section{کربن؛ عنصری استثنایی}
کربن با عدد اتمی ۶ یک عنصر استثنایی در جدول تناوبی است که به دلیل پیوندهای کووالانسی هر اتم با انواع دیگر اتم‌ها یا اتم‌های کربن دیگر،، ساختارهای نامحدود و بسیار متنوع ایجاد می‌نماید . از جهت دیگر بسیاری از ترکیباتی که در طبیعت طی روش‌های طبیعی سنتز نیز ساخته می‌شوند نیز از خانواده کربن یا همان ترکیبات آلی هستند.
\\۳آلوتروپ معروف کربن عبارتند از:
\begin{itemize}
\item الماس؛سخت‌ترین کانی شناخته شده
\item گرافیت؛یکی از نرم‌ترین مواد
\item فولریت؛یک لایه گرافیتی با ساختمان ۳بعدی منحنی 
\end{itemize}
البته شایان ذکر است که اشکال گوناگون کربن در ۴شکل شناخته شده به نام‌های زیر نیز می‌باشند:
\\
آمورف(غیر متبلور)
\\گرافیت
\\الماس
\\فولرن\\
ترکیبات کربنی در واقع زیربنای حیات زمینی است. از مه‌بانگ عظیم کیهانی تا دوده ؛ از زغال تا اسباب‌بازی های پلاستیکی همه و همه منشاء کربنی دارند
(کربن از واژه لاتین carbo به معنای زغال چوب گرفته شده است)
اما ازین بین ساختار پرطرفدار و خاص کربن به نام گرافن و ویژگی‌های منحصر به فرد آن علی‌الخصوص در نیمه‌رسانایی توچه طیف وسیعی از پژوهشگران را به خود جلب کرده است.با توجه به اینکه در ابعاد نانومتر پارامتر چگونگی پیوندهای بین اتمی در شکل‌گیری خواص ماده تاثیر بسزایی دارد ،ازین رو کربن به دلیل وجود الکترون آزاد در اغلب ترکیباتش (به جز الماس که ۴پیوند یگانه کووالانسی دارد) از قبیل گرافیت،نانولوله و فولرن حائز اهمیت است.چراکه امکان پیوند با گروه‌های عاملی  یا اتم‌های رادیکالی موجود در طبیعت را برای خود فراهم کرده است.
\section{گرافن}
در نانولوله های کربنی که درواقع یک استوانه‌ی توخالی با قطری در حد نانومتر است،اگر برشی از یک دیواره در راستای طول نانولوله داشته باشیم صفحه‌ای زنبوری شکل متشکل از اتم‌های کربن به نام گرافن خواهیم داشت. در یک صفحه‌ی گرافن هر اتم کربن با ۳ اتم کربن دیگر پیوند می‌دهد که زوایای ۱۲۰ درجه‌ی مساوی به دنبال دارد.پیوند کووالانسی بین اتم‌ها بسیار محکم است؛بنابراین گرافن استحکام زیادی دارد .
همان‌طور که گفته شد در یک صفحه گرافن هر اتم کربن یک پیوند آزاد در خارج صفحه دارد که این امکان مناسبی برای قرار گیری برخی گروه‌های عاملی و هم‌چنین اتم‌های هیدروژن است.بعلاوه گرافن را به عنوان یک لایه تک اتمی رسانای جریان الکتریسیته می‌سازد
گرافن در یک پیکربندی ۶ضلعی (لانه زنبوری) در واقع ورقه‌ای دو بعدی از اتم‌های کربن است که با هیبرید sp به هم متصل شده‌اند.گرافن جدیدترین عضو خانواده‌ی مواد کربنی گرانیتی چندبعدی است که شامل:
\\فولرن؛نانو ماده‌ی صفر بعدی
\\نالوله‌های کربن؛نانو ماده‌ی یک بعدی
\\گرافیت؛ماده‌ی سه بعدی
\\
می‌باشند.
\\
گرافن تک لایه زیربنایی برای ساخت ساختارهای کربنی می‌باشد که اگر بر روی هم قرار گیرند، توده‌ی سه بعدی گرافیت را تشکیل می‌دهند. اگر تک لایه‌ی گرافنی حول محوری لوله شود، نانولوله شبه لوله یک بعدی تشکیل می‌دهد و اگر به صورت کروی پیچانده شود ، فلورن شبه صفر بعدی تشکیل خواهد شد.
لایه‌های گرافنی از ۳ تا ۱۰ لایه را به نام گرافن کم-لایه و بین ۱۰ تا ۳۰ لایه را گرافن چند-لایه و یا نانوبلورهای نازک گرافیتی (Tick G)  می‌نامند.
\\
در طی سال‌ها تک‌لایه هایی از گرافیت در یک ساختار بزرگ‌تر مانند ترکیبات بین لایه‌ای گرافیت با میکروسکوپ الکترونی عبوری دیده شدند(تاریخچه) ساختارهایی که در واقع اکسید گرافن و یا اکسید گرافن کاهش یافته بودند.
در فرایند این آزمایشات و بررسی ها آنچه تحول عظیمی در ساخت ماده دو بعدی از گرافن ایجاد کردهمان روش متفاوت و ساده‌لوحانه Gaim و Constantin با استفاده از چسب نواری بود که به خلق یک ترانزیستور گرافنی منجر شد و این دو پژوهشگر  را به جایزه‌ی نوبل ۲۰۱۰ رساند.\\ برای گرافن یک چالش مهم،سنتز و تولید گرافن خالص با کیفیت و در مقیاس بالاست.
روش‌های سنتز گرافن به ۴ روش کلی تقسیم می‌شود.
\begin{enumerate}
\item رسوب‌دهی شیمیایی بخار CVD و رشد هم‌بافته \lr{(expitatial)}
\item لایه برداری میکرومکانیکی از گرافیت (کار آقایان  \lr{Gaim   and   Constantin} )
\item رشد هم‌بافته در سطوح الکتریکی عایق مانند:  sic 	
\item ایجاد تعلیق گلوئیدی  از گرافن ساخته شده از گرافیت، مشتقات گرافیت (اکسید گرافیت) و ترکیبات بین لایه‌ای گرافیت.
\end{enumerate}
\\
اما پس از این معرفی اجمالی گرافن و روش‌های دست‌یابی به آن، سراغ بحث اصلی مان یعنی خواص گرافن  ازجمله رسانش آن می‌رویم.ابتدا به صورت فهرست‌وار به برخی خواص آن اشاره می‌کنم.
\subsection{خواص عمده‌ی گرافن}
گرافن به علت داشتن خواص فوق‌العاده در رسانش الکتریکی و گرمایی، چگال بالا و تحریک‌پذیری حامل‌های بار و خواص مکانیکی به ماده‌ای منحصر به فرد تبدیل شده است. از جمله خواص گرافن عبارتند از:
\begin{enumerate}
\item جرم موثر الکترونی صفر 
\item موبیلیتی بالا در دمای اتاق
\item گاف انرژی صفر
\item هدایت الکتریکی بالا
\item استحکام مکانیکی بالا ( مدول یانگ \lr{1Tpa} )
\item هدایت حرارتی بالا
\\...
\end{enumerate}
و همچنین حمل و نقل بالستیک و بی‌اثر بودن شیمیایی گرافن و عبور نوری و آبگریزی در  مقیاس نانومتر از برخی ویژگی‌های دیگر گرافن می‌باشد.لازم به ذکر است که تعیین این خصوصیات برای گرافن با استفاده از تکنیک‌های مختلفی امکان‌پذیر است؛برای مثال باکمک میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM)،پراش الکترونی(ED) الکترونی با قدرت تفکیک بالا(HRTEM)، میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی(STM) میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)،پراش اشعه‌ی اکس و طیف‌سنجی و...
\\
گفتن این نکته هم خالی از لطف نیست که بدلیل خواص متنوع گرافن،آن را یک ابرماده توصیف کرده‌اند و باتوجه به کارایی‌های مختلف آن در صنعت الکترونیک و همچنین ویژگی‌های متضاد آن از جمله سخت بودن در کنار نرم و انعطاف‌پذیری بالا و تحمل فشار بالایش در حد فولاد و رسانایی در رقابت با مس \lr{Cu}  و یا هم‌نوردی با سیلیکون در صنعت الکترونیک و محصولات الکترونیکی، خیلی هم دور از واقع به نظر نمی‌رسد.
\\ 
به طور فهرست وار برخی کاربردهای گرافن را برمی‌شمریم:
\begin{itemize}
\item جاسازی گرافن در پلاستیک$\longleftarrow$ پلاستیک را رسانا می‌کند
\item امکان بالا بردن دوام باتری‌ها با استفاده از غبار گرافنی
\item ایجاد پلاستیک‌های سخت‌تر،محکم‌تر و سبک‌تر
\item کاربرد الکترونیک نوری(در ادوات اپتوالکترونیکی،آشکارسازی‌های نوری)
\item کاربرد به عنوان پوشش شفاف رسانا برای سلول‌های خورشیدی و نمایشگرها
\item ایجاد توربین های بادی کارآمدتر
\item ایجاد ایمپلنت‌های مستحکم‌تر$\longleftarrow$ پزشکی
\item کاربرد در تجهیزات ورزشی
\item ایجاد ابرخازن‌ها
\item کاربرد در نمایشگرهای کریستال مایعLCD
\item در دیوودهای گسیل نور LED
\item ساخت جوهرهای رسانا(پوششی)
و...

\end{itemize}
پس از این معرفی اجمالی از گرافن همان‌طور که اشاره شد به چند تحقیق در زمینه‌ی \\لایه نشانی بر سطح فلز ؛\\تحقیقی بر کریستال های دو بعدی \\و ثابت ساختار ریز(؟) با نگاه بر خاصیت رسانشی گرافن می‌پردازیم.
\newpage 
\section{گزارش تحقیق‌های مربوطه}
\subsection{سنتز گرافن از مواد آلی به روش لایه‌نشانی بر سطح فلز}
درین تحقیق گرافن با خواص فوق‌العاده در رسانش الکتریکی،گرمایی و چگالی بالا به صورت ورقه‌های تک‌لایه و چندلایه با استفاده از روش رسوب نشانی شیمیایی بر روی بستر نیکل از گاز متان و فشار محیط ایجاد شده است؛ که نتایج آنالیزها نشان‌دهنده خلوص نمونه ها و تعداد کم ورقه‌‌ی گرافنی هستند.کیفیت ورقه‌های گرافن حاصله قابل قیاس با نانوصفحات کربنی حاصل از روش‌های دیگر است.
\\
درین بررسی بر اساس آنچه در روش‌های سنتز گرافن اشاره کردیم،گرافن را از روش رسوب‌نشانی شیمیایی بر بستر یک فلز بدست آمده است. که در واقع این روش یا همان رسوب‌نشانی از فاز بخار برای سنتز فیلم‌های گرافن وسیع از تک‌لایه تا چندلایه روی فیلم‌های نیکل پلی کریستالی و فویل‌های مسی به کار گرفته می‌شود .
فیلم گرافنی که توسط این روش رشد می‌یابد ،موبیلیته بیشتر حاملان بار یعنی تا  حدود4000 (که نزدیک به گرافن مکانیکی است) ، مقاومت ورقه بسیار نازک،شفافیت اپتیکی زیاد و خواص مکانیکی قابل توجه دارد که کیفیت و کارایی زیاد آن برای کاربردهای مختلف را نشان می‌دهد.\\
\subsubsection{توضیح روش}
درین پروژه به منظور سهولت تولید گرافن، ورقه‌های نیکل به صورت مستقیم و بدون هیچ‌گونه عملیات حرارتی و شیمیایی در کوره کوارتزی قرار داده شده‌اند که تا ۱۰۰۰$^{۰C} $تحت اتمسفر آرگون و هیدروژن حرارت دیده‌اند. پس از آنیل کردن ۵ دقیقه ای مقدار کمی متان  ( ۱۰$^{sccm}$) در فشار محیط برای ۵ دقیقه تزریق شده است. سپس کوره تا دمای اتاق  تحت گاز آرگون و هیدروژن با نرخ سرمایش(سرعت)\lr{ ۱۰۰ $^{0} \left  $}سرد شده است. و نمونه‌های حاصل از سطح ورقه نیکل تحت فیلتراسیون ،جدا و با آب مقطر شستشو داده  شده‌اند.\\ برای بررسی‌های فازی از پراش اشعه‌ی \lr{X} مدل \lr{XMD300} با طول موج ۱.۵۴ آنگسترم استفاده سده است.هم‌چنین از میکروسکوپ نوری\lr{BX61} و میکروسکوپ الکترونی روبشی جهت تصویرگیری استفاده شده است.(که نتایج حاصل از تصاویر میکروسکوپی در مقاله موجود است.)\\ اما طیف پراشی که از پرتو  \lr{X} حاصل شده دارای \lr{pic} متعلق به نتایج مربوط به  گرانیت است و خلوص نمونه را نشان می‌دهد .\\ مطالعه سطح نمونه توسط میکروسکوپ نوری نشان‌دهنده ورقه‌های نازک گرافن است که در برخی نقاط به دلیل چندلایه بودن و تا خوردن ورقه ،ظخیم‌تر به نظر می‌رسد.\\ رشد گرافن روی سطح تخت نیکل مشابه رشد آن بر روی ذرات نیکل است و هنگامی رسوب‌دهی کربن حل شده حین سرمایش رخ می‌دهد، چین و چروک‌هایی هم بوجود می‌آید که ناشی از اختلاف انبساط حرارتی بین گرافن و زیر لایه نیکل است.\\ خواص الکترونیکی ورقه‌های گرافن به شدت به تعداد لایه ها و کیفیت آن بستگی دارد. برای ارزیابی تعداد لایه ها درین تحقیق تصویربرداری میکروسکوپ عبوری بر روی نمونه‌ها انجام گرفت که نشان‌ می‌دهد که در بعضی نقاط ورقه‌های گرافن تا خورده و یا شکسته‌اند .تصاویر نشان می‌دهد لایه‌هایی که هم‌پوشانی کرده‌اند، مخلوطی از گرافن چندلایه،تک‌لایه و دو لایه اند؛ همچنین اینکه اکثر ورقه‌های گرافنی ضخامت ۱ تا ۵ لایه دارند. تصویر تفرق (تباین یا کنتراست) نقاط نیز به وضوح نشان می‌دهد که همانند طرح‌های \lr{SAED} حاصل از صفحات گرافن اند و کیفیت ورقه‌های گرافن قابل قیاس با نانو صفحات کربنی است .\\
\subsection{\lr{Fine structure constant defines visual transparency of Graghene}}
ثابت ساختار ریز(؟) تعریف کننده شفافیت بصری گرافن(وضوح یا کنتراست)
{این تحقیق در واقع یکی از منابع مقاله اول بود که پیش ازین ذکر شد}
پدیده‌های کمی در فیزیک مواد \lr{condensed}وجود دارند که تنها برای ثابت های بنیادی تعریف شده‌اند و وابسته به پارامترهای مواد نیستند. برای مثال مقاومت کوانتومی $\frac{h}{e^{2}}$ که در آزمایش ظاهر شده ، شامل اثر کوانتومی هال و نوسانات فتوسنتز کیهانی و شار کوانتومی مغناطیسی $\frac{h}{\dfrac{2}{e}}$ نقش مهم و بزرگی در فیزیک ابررسانایی بازی می‌کند( h ثابت پلانک و e بار الکترون است)؛که نیازمند امکانات پیچیده و شرایط مخصوص اندازه‌گیری جهت مشاهده‌ی هر یک ازین پدیده‌ها ست.\\ درین نوشتار opacity (کدری) گرافن معلق ،بوسیله ثابت ساختار ریز(؟) تعریف شده است.\\ $\alpha=\frac{e^{2}}{\dfrac{h}{c}}\approx1.137$  درین جا c  سرعت نور است.\\ پارامترهایی که جمع بین نور و الکترون‌های نسبیتی را توصیف می‌کنند بیشتر از الکترودینامیک کوانتومی گرفته می‌شود  تا علم مواد.\\ گرافن تنها با داشتن ضخامت یک اتم کسر قابل توجهی از نور سفید را جذب می‌کند که این نتیجه‌ای از ساختار الکترونی واحد گرافن است . \lr{$(\dfrac{\pi}{\alpha}=\dfrac{2.3}{\setminus})$}\\ اخیرا گفته می‌شود که بسامد بالای رسانش (دینامیکی) G برای فرمیون‌های دیراک (  I   ) در گرافن باید با ثابت عمومی معادل\rl{$\frac{e^{2}}{\dfrac{۴}{h}}$ } باشد و از رسانش دینامیکی عمومی آن متفاوت باشد.( اگرچه نتایج تجربی با  پیش‌بینی مطابقت ندارد)\\ G ایجاب می‌کند که کمیت های قابل مشاهده ای چون انتقال اپتیکی گرافن T \\و بازتاب R عمومی(جهانی)باشند؛\\با فرمول‌های \begin{flushleft}

\lr{$T\equiv(1+\frac{\dfrac{\dfrac{2}{\pi}}{G}}{c})^{-2}=1+(\frac{1}{\dfrac{\dfrac{2}{\pi}}{\alpha}})^{-2}$}\\
و \lr{$R\equiv\frac{1}{\dfrac{4}{\pi^{2}}}\dfrac{\alpha^{2}}{T}$}
\end{flushleft}
برای نور معمولی\\ که به طور خاص منجر به \lr{Graghene `s Opacity}  

\begin{flushleft}
$(1-T)\approx\dfrac{\pi}{\alpha}$\\
\end{flushleft}
می‌شود.\\ (این بیان هم‌‌چنین با محاسبه‌ی جذب نور سفید بوسیله‌ی فرمیون‌های دوبعدی دیراک با استفاده از قانون نهایی دیراک نیز قابل بررسی است.)\\ منشاء این ویژگی ( OPACITY  ) مبهم بوسیله‌ی خطوط ثابت ساختاری در طبیعت دوبعدی و طیف الکترونی بدون شکاف ( gapless ) گرافن تعریف می‌شود و نه به طور مستقیم از دست‌سانی(Chirality) حامل‌های بار.\\ \newpage درین تحقیق به طور خاص کریستال‌های گرافنی که تحت پوشش دیافراگم‌های ریز در یک سطح فلزی(؟) بودند مورد مطالعه قرار گرفته است.چنین غشاء تک‌اتمی ضخیم بزرگی برای مطالعات اپتیکی مناسب است که این امکان البته در گذشته وجود نداشت.\\ شکل ۱ A (موجود در مقاله) تصویری از یکی ازنمونه‌های مورد بررسی در حال انتقال نور سفید (مرئی ) را نشان می‌دهد. درین مورد نمایش یک دیافراگم(گراف) را که تنها تا حدی با گرافن معلق پوشش داده شده بود را انتخاب کردیم که کدری نواحی مختلف قابل مقایسه است.\\ خط اسکن گذرنده از تصویر تغییرات شدت نور مشاهده شده را به طور کیفی نشان می‌دهد؛ اندازه‌گیری های بیشتر عدد کدری را برای گرافن به  \begin{flushleft}
$2.3\pm0.1\setminus$
\end{flushleft} و انعکاس ناچیز (کمتر از ۱ درصد ) می‌رساند، که اسپکتروسکوپی اپتیکی نشان می‌دهد که  OPACITY مستقل از طول موج است.( $\lambda$ ).\\ با ضخامت غشاء کدری ( opacity ) افزایش می‌یابد؛ بنابراین هر لایه گرافنی با ۲.۳درصد دیگری ترکیب می‌شود.\\ اندازه‌گیری ما هم‌چنین رسانش دینامیکی عمومی معادل \lr{$G=\dfrac{(1.01\pm0.04)}{\frac{e^{2}}{\dfrac{4}{h}}}$} برای بازه فرکانس مرئی را در پی داشت.که این رفتار مورد انتظار فرمیون‌های دیراک ایده‌آل است.\\ تطابق تئوری و تجربه قابل توجه است. زیرا اعتقاد بر این بود که جهان‌شمولی تنها برای انرژی‌های پایین ( کمتر از $1ev$ ) نگه داشته می‌شود درحالی که چنین طیف الکترونی برای گرافن به شدت تیز و غیر خطی است و تخمین فرمیون‌های دیراک شکسته می‌شود.\\ بهرحال محاسبات ما نشان داد که تصحیح محدود-E  به طور شگفتی کوچک است.(در حدود درصد) حتی برای نورهای مرئی .بخاطر این تصحیح، دقت اندازه‌گیری برای $\alpha$ به سختی حاصل می‌شود؛ اما شایان ذکر است که ثابت ساختار ریز به طور مستقیم و با چشم غیرمسلح قابل ارزیابی است.\newpage
\begin{flushleft}

\lr{\subsection{Two-D atomic crystals}}
\end{flushleft}
کریستال‌های اتمی دوبعدی\\ قبل از پرداختن به این تحقیق لازم به ذکر است که توجه به کریستال‌های دوبعدی از نقطه‌نظر تولید گرافن با استفاده از روش‌های شکاف میکرومکانیکی حائز اهمیت است. رشد CVD  گرافن از بین مابقی روش‌ها بیشتر مورد توجه است زیراکه نه تنها صفحات گرافنی بلکه مواد دوبعدی مختلفی  چون فیلم‌های نیترید بورن هگزوگنال و C-گرافن و... را فقط با تغییر منبع گازی به دست می‌دهد.\\ کریستال‌های اتمی کاملا دوبعدی طرح خاصی از کریستال‌های فله‌ای یا نانولوله های تک‌دیواره هستند که تحت شرایط محیط پایدارند کیفیت کریستالی خوبی به نمایش می‌گذارند و در مقیاس ماکروسکوپی پیوسته هستند.\\ درین نوشتار با استفاده از شکاف میکرومکانیکی تنوعی از کریستال‌های دوبعدی مورد مطالعه قرار گرفته است،همچون لایه‌های منفرد نیترید بورن -گرانیت و ؟ اکسیدهای مختلط.\\ به طور کلی دیمانسیون یکی از مهمترین پارامترهای تعریفی در مواد است. در ترکیبات شیمیایی مشابه با توجه به اینکه بعد یک ماده در ساختار کریستالی{۰،۱،۲\rl}ویا ۳ باشد ویژگی‌هایشان به طرز چشم‌گیری متفاوت خواهد بود.\\ در حالی‌که اشیاء کریستالی شبه صفربعدی و شبه یک‌بعدی (نانولوله ها) و البته ۳بعدی قابل استناد هستند اما به وضوح دوبعدی ها در کریستال‌های شناخته شده تجربی ( یا در آزمایشات) مهجورند.به عبارت بهتر مواد لایه‌بندی شده زیادی با مرزهای قوی و ضعیف واندروالسی که بین (دو) لایه جفت شده‌ند وجود دارد \\ بخاطر این ساختار لایه‌ای تلاش‌های زیادی صورت گرفته تا چنین موادی را به لایه‌های اتمی مجزا شکافته نمایند؛ اگرچه در اصل مشخص نیست که چگونه لایه‌های اتمی آزاد می‌تواند بوجود آید(فیلم‌های(؟) دقیق به طور ترمودینامیکی تحت لایه‌هایی با ضخامت نامعین ناپایدارند ))\\بنابراین بیشتر تلاش ها برای تراش( exfoliation ) یا لایه لایه کردن شیمیایی چنین مواد لایه بندی شده قوی معطوف شده است و به طور خاص بر روی گرافیت.\\ درواقع درین تحقیق کریستال‌های مجزا از یک سری مواد لایه‌بندی قوی ایزوله شده و نشان دادند که نتایج کریستال‌های دوبعدی کیفیت کریستالی بالا و پیوستگی ماکروسکوپیکی از خود به نمایش می‌گذارند \\ هم‌چنین در بررسی رسانش مواد دوبعدی این پیوستگی ماکروسکوپیکی و کیفیت میکروسکوپیک آن‌ها ارزیابی شده ، که این عمل با استفاده از اثر میدانی شبه ترانزیستوری (وسایلی که بوسیله پرتو الکترونی لیتوگرافی می‌شوند)انجام گرفته است.\\ که مشخص شد \lr{$Bi_{2}}Sr_{2}Ca&Cu_{2}Ox &BN$2D} بسیار عایق‌اند و هیچ رسانشی حتی در میدان‌های الکتریکی به بزرگی $0.3\frac{v}{\dfrac{n}{m}}$ (نزدیک به شکست الکتریکی $SiO_{2}$ ) از آنها گزارش نشد. همچنین شبیه سازی در مجاورت اکسیژن انجام گرفت ولی هم‌چنان عایق ماندند.\\ اما برعکس گرافیت ۲بعدی به نظر می‌رسید که همانند فلز یک اثر میدانی الکتریکی از خود به نمایش می‌گذارد.\\موبایلیته آنها بصورت \lr{$\mu=\frac{\dfrac{\sigma}{v_{g}}}{\dfrac{\dfrac{e}{n}}{v_{g}}}$} اندازه گرفته شد که e  بار الکترون و $n@v_{g}$ غلظت(consentration) تولید شده به وسیله ولتاژ بالای  $v_{g}$ است.\\\begin{flushleft}
($n\sim7.2\times10^{10} \frac{cm^{-2}}{v}\rightarrow300mSio_{2}$)
\end{flushleft}\\
$\sigma $متناسب است با$ v_{g} $برای فواصل بزرگتر از $n$  که نشان می‌دهد$ \mu $ مستقل از غلظت است علاوه بر این به وسیله‌ی قیاس(برون‌یابی) آزمایشات مقدار $ \sigma $ در ولتاژ $ v_{g} $ تا $ \sigma $ در ولتاژ $ v=0 $ آشکارسازی شد. \\ما غلظت اولیه در $ v_{g} =0$  و حامل‌های بار و نوع آنها را اندازه گرفتیم.\\ گرافن بسیار (یا شاید نسبتا) شبیه به نمونه‌های گرافیت کم‌لایه گزارش شده در پروژه‌های قبل(رفرنس۱۲) رفتار کرد. \\و همچنین مثل نیمه رسانای با گاف کم یا یک شبه فلز با هم‌پوشانی کم ؛ در هر ولتاژ مثبت و منفی الکترون‌ها و حفره‌های دوبعدی به طور منظم در غلظت بالای $\dfrac{10^{13}}{cm^{-2}}$ تولید کرد.\\ گرافن مقدار متنوعی از $\mu$ بین ۲۰۰۰ تا۵۰۰۰  $\frac{cm^{2}}{vs}$ را از خود به نمایش گذاشت.
ما برای $NbSe_{2}$ و $MoS_{2}$ دوبعدی موبیلیته را بین ۰.۵ و ۳ $\frac{cm^{2}}{vs}$   برای نمونه‌های مختلف در توافق با موبیلیته مورد قبول برای کریستال‌های ۳بعدی در دمای اتاق بدست آوردیم.\\مطالعات دقیق‌تر رسانش آنها ، بعنوان تابعی از دما و ولتاژ ، مشخص کرد که $MoS_{2}$ دوبعدی خاصیت نیمه رسانایی قوی با گاف بیشتر از ۰.۶$ev$ دارد؛ در صورتی که $NbSe_{2}$ یک شبه فلز بود.\\ غلظت الکترونی بدست آمده برای $NbSe_{2}$ دوبعدی دو مرتبه کوچکتر از غلظت حامل‌ برای هر تک‌لایه در $NbSe_{2}$  ۳بعدی است؛ که تغییرات در طیف انرژی را مشخص می‌کند. \\ برای $NbSe_{2}$  از یک ماده‌ی نرمال در ۳بعد به یک شبه فلز در ۲بعد را نشان می‌دهد. \\ هم‌چنین درین تحقیق وجود کریستال‌های ۲بعدی که با روش شکاف تهیه می‌شوند محقق شد.(البته )مورد انتظار نیست که کریستال‌ها در دمای اتاق یا در هوا پایدار بمانند؛در کنار این حقیقت که آنها پیوستگی ماکروسکوپیکی خود را نگه می‌دارند و در چنین کیفیت بالایی موبیلیته حامل آنها را تقریبا بی‌اثر می‌گذارد.\\ \newpage 
\section{سخن آخر}
به‌طور خلاصه نتایج حاصل ازین تحقیق و به طور کلی بررسی  نیمه رسانایی در گرافن این حقیقت را برای ما آشکار می‌سازد که بیشترین تحریک‌پذیری الکترونی را در بین مواد می‌توان به گرافن نسبت داد.\\(تحریک پذیری الکترونی: معیار حرکت الکترون در یک ماده ) البته در همین ساختار ۲بعدی ؛یعنی صفحات ۲بعدی بسیار نازک کربنی به ضخامت تنها یک اتم .و با رقمی در حدود 2000 $\frac{cm^{2}}{vs}$  که بسیار بیشتر از سایر مواد از قبیل ایندیوم ، آنتی موان ،مواد سیلیکونی یا آرسنید گالوم و حتی نانولوله های کربنی است ؛لذا می‌توان آن را مناسب‌ترین ماده در ساخت دستگاه‌های الکترونیکی دانست.و در واقع همین امر گرافن را به عنوان بهترین رقیب برای سیلیکون مبدل ساخته است.\\











\end{document}