Номер 2, страница 264 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

2. Подготовьте мастер-класс на тему: «Как получить графен в домашних условиях» с фото- или видеороликом.

Мастер-класс: «Как получить графен в домашних условиях»

Этот мастер-класс демонстрирует знаменитый «метод скотча», за который в 2010 году Андрею Гейму и Константину Новосёлову была присуждена Нобелевская премия по физике. Этот простой, но гениальный способ позволяет получить тонкие слои графита, вплоть до графена (одноатомного слоя), используя самые простые подручные средства.

Что такое графен?

Графен — это одна из форм углерода, представляющая собой слой атомов толщиной всего в один атом, соединенных в гексагональную (похожую на пчелиные соты) кристаллическую решетку. Он обладает уникальными свойствами: невероятной прочностью, высочайшей тепло- и электропроводностью, и при этом он практически прозрачен.

Необходимые материалы и инструменты:

• Источник графита: лучше всего подойдет стержень от мягкого простого карандаша (с маркировкой 6B, 8B или мягче) или кусок чистого графита.
• Клейкая лента: обычный прозрачный скотч.
• Подложка: небольшой кусок чистого стекла (например, предметное стекло для микроскопа), гладкого пластика или даже качественной глянцевой бумаги.
• Пинцет (необязательно): для удобства работы с мелкими деталями.
• Увеличительное стекло или школьный микроскоп: для наблюдения за результатом.

Пошаговая инструкция:

1. Подготовка графита. Возьмите грифель карандаша. Если он внутри деревянной оболочки, аккуратно очистите его. Нанесите на лист бумаги очень жирную, толстую линию, сильно нажимая на карандаш. Либо просто возьмите небольшой кусочек самого грифеля.
2. Первичное расщепление. Отрежьте кусочек скотча и плотно приклейте его к нарисованной линии или к кусочку грифеля. Затем аккуратно отклейте скотч. На нем останется темный слой графита.
3. Многократное расщепление. Это ключевой этап. Возьмите скотч с прилипшим графитом и сложите его пополам, приклеивая липкую сторону к липкой. Плотно прижмите и затем разделите половинки. Вы заметите, что графит теперь есть на обеих частях, но слой стал тоньше. Повторите эту операцию 10-20 раз, каждый раз складывая скотч и расщепляя слой графита. С каждым разом пятно графита на ленте будет становиться все бледнее и прозрачнее.
4. Перенос на подложку. После множества повторений, когда графитовый слой на скотче станет едва заметным, возьмите эту ленту. Аккуратно и плотно прижмите ее к заранее подготовленной чистой и сухой подложке (например, стеклу). Постарайтесь избежать пузырьков воздуха. Можно аккуратно прогладить скотч ногтем или пинцетом.
5. Завершение. Очень медленно и аккуратно отделите скотч от подложки. Часть самых тонких чешуек графита останется на поверхности подложки. Это и есть ваша цель!

Как увидеть результат?

Монослой графена абсолютно прозрачен для невооруженного глаза. Однако на вашей подложке останутся фрагменты разной толщины. Самые тонкие из них, состоящие из нескольких слоев графита (few-layer graphene), можно попытаться увидеть:

• С помощью сильного увеличительного стекла поищите на подложке едва заметные «тени» или пятнышки в том месте, где был скотч.
• Если у вас есть доступ к школьному оптическому микроскопу, вы сможете увидеть гораздо больше. При увеличении в 100-400 раз тонкие чешуйки графита будут выглядеть как полупрозрачные серые островки неправильной формы.

Помните, что получение идеального большого листа однослойного графена — задача для серьезной лаборатории. В домашних условиях вы с большой вероятностью получите смесь из толстых и тонких (в несколько слоев) чешуек графита, что само по себе является отличным результатом и наглядной демонстрацией передового научного метода.

Идеи для фото- или видеоролика:

Для создания наглядного отчета можно снять следующие кадры:

• Вступление: покажите все подготовленные материалы на столе.
• Процесс: снимите крупным планом, как вы приклеиваете скотч к графиту, а затем несколько раз складываете и разделяете его. Можно использовать ускоренную съемку для демонстрации многократных повторений.
• Ключевой момент: покажите, как пятно графита на скотче становится все бледнее.
• Перенос: запечатлейте момент приклеивания скотча к подложке и его медленного отклеивания.
• Результат: снимите подложку. Даже если ничего не видно, можно показать ее крупным планом. Если есть микроскоп — снимите то, что видно через окуляр (можно просто приставить камеру телефона к окуляру).

Меры предосторожности:

Эксперимент абсолютно безопасен. Графит и скотч нетоксичны. Единственная предосторожность — аккуратное обращение со стеклянной подложкой, чтобы не разбить ее и не порезаться.

Ответ: В данном мастер-классе описан метод механического расщепления графита («метод скотча») для получения тонких слоев графита, включая графен, в домашних условиях. Процесс включает в себя многократное расщепление слоя графита с помощью клейкой ленты и последующий перенос полученных тонких пленок на подложку. Для визуализации результата рекомендуется использовать увеличительное стекло или оптический микроскоп.