Задание, страница 184 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Задание

Выясните, как ученые-физики отделили слой графена от подложки?

Решение

Ученые-физики Андрей Гейм и Константин Новосёлов использовали для получения графена метод, который известен как механическое отшелушивание или "метод скотча". За это открытие они были удостоены Нобелевской премии по физике в 2010 году. Метод примечателен своей гениальной простотой.

Процесс начинается с кристалла обычного графита, который представляет собой стопку из миллионов слоев графена. К поверхности графита прижимается липкая лента. При отрывании ленты на ней остаются верхние слои графита. Затем ленту складывают и прижимают липкой стороной к самой себе, а потом снова разъединяют. Эту процедуру повторяют многократно (10-20 раз). При каждом таком действии чешуйки графита на ленте расщепляются на все более тонкие слои.

После многократного расщепления ленту с самыми тонкими слоями графита прижимают к специальной подложке — пластинке кремния, покрытой слоем диоксида кремния ($SiO_2$) строго определенной толщины, чаще всего 300 нм или 90 нм. Благодаря силам адгезии, некоторые из чешуек, включая одноатомные слои графена, остаются на подложке после того, как ленту аккуратно снимают.

Именно использование такой подложки стало ключом к успеху. Слой диоксида кремния ($SiO_2$) подобранной толщины работает как интерференционный фильтр, который делает невидимый в обычных условиях одноатомный слой графена видимым в стандартный оптический микроскоп за счет контраста в цвете. Это позволило ученым легко находить полученные образцы графена и изучать их свойства.

Ответ: Ученые-физики отделили слой графена от кристалла графита с помощью метода механического отшелушивания. Они использовали обычную клейкую ленту (скотч) для многократного расщепления слоев графита до тех пор, пока не получили одноатомный слой, который затем перенесли на кремниевую подложку для дальнейшего исследования.