ઝડપથી ઉગાડવામાં આવેલી ગ્રેફાઇટ ફિલ્મ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનને અવરોધે છે

ફિઝિક્સ વર્લ્ડ સાથે નોંધણી કરવા બદલ આભાર જો તમે કોઈપણ સમયે તમારી વિગતો બદલવા માંગતા હો, તો કૃપા કરીને મારા એકાઉન્ટની મુલાકાત લો

ગ્રેફાઈટ ફિલ્મો ઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોને ઈલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક (EM) કિરણોત્સર્ગથી બચાવી શકે છે, પરંતુ તેમના ઉત્પાદન માટે વર્તમાન તકનીકો ઘણા કલાકો લે છે અને લગભગ 3000 °C ના પ્રોસેસિંગ તાપમાનની જરૂર પડે છે. ચાઈનીઝ એકેડેમી ઓફ સાયન્સની શેનયાંગ નેશનલ લેબોરેટરી ફોર મટીરીયલ્સ સાયન્સના સંશોધકોની ટીમે હવે ઈથેનોલમાં નિકલ ફોઈલની હોટ સ્ટ્રીપ્સને શાંત કરીને માત્ર થોડીક સેકન્ડોમાં ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળી ગ્રેફાઈટ ફિલ્મો બનાવવાની વૈકલ્પિક રીત દર્શાવી છે. આ ફિલ્મોનો વિકાસ દર હાલની પદ્ધતિઓ કરતાં બે ઓર્ડરથી વધુ તીવ્રતાનો છે અને ફિલ્મોની વિદ્યુત વાહકતા અને યાંત્રિક શક્તિ રાસાયણિક વરાળ ડિપોઝિશન (CVD) નો ઉપયોગ કરીને બનેલી ફિલ્મોની સમાન છે.

બધા ઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો કેટલાક EM રેડિયેશન ઉત્પન્ન કરે છે. જેમ જેમ ઉપકરણો કદમાં નાનું બને છે અને ઉચ્ચ અને ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ પર કાર્ય કરે છે, તેમ તેમ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપ (EMI) ની સંભવિતતા વધે છે, અને તે ઉપકરણ તેમજ નજીકની ઇલેક્ટ્રોનિક સિસ્ટમ્સના પ્રદર્શનને પ્રતિકૂળ અસર કરી શકે છે.

ગ્રેફાઇટ, વાન ડેર વાલ્સ દળો દ્વારા એકસાથે રાખવામાં આવેલા ગ્રેફિનના સ્તરોમાંથી બનેલ કાર્બનનો એલોટ્રોપ, તેમાં સંખ્યાબંધ નોંધપાત્ર વિદ્યુત, થર્મલ અને યાંત્રિક ગુણધર્મો છે જે તેને EMI સામે અસરકારક ઢાલ બનાવે છે. જો કે, તેની ઊંચી વિદ્યુત વાહકતા હોય તે માટે તે ખૂબ જ પાતળી ફિલ્મના સ્વરૂપમાં હોવી જરૂરી છે, જે વ્યવહારુ EMI એપ્લિકેશન માટે મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે તેનો અર્થ એ છે કે સામગ્રી EM તરંગોને પ્રતિબિંબિત કરી શકે છે અને શોષી શકે છે કારણ કે તે અંદરના ચાર્જ કેરિયર્સ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. તે

હાલમાં, ગ્રેફાઇટ ફિલ્મ બનાવવાની મુખ્ય રીતોમાં કાં તો સુગંધિત પોલિમરનું ઉચ્ચ-તાપમાન પાયરોલિસિસ અથવા ગ્રેફિન (GO) ઓક્સાઇડ અથવા ગ્રાફીન નેનોશીટ્સનું સ્તર દ્વારા સ્ટેકીંગનો સમાવેશ થાય છે. બંને પ્રક્રિયાઓ માટે લગભગ 3000 °C ના ઊંચા તાપમાન અને એક કલાકના પ્રોસેસિંગ સમયની જરૂર પડે છે. CVD માં, જરૂરી તાપમાન ઓછું હોય છે (700 થી 1300 °C ની વચ્ચે), પરંતુ વેક્યૂમમાં પણ નેનોમીટર-જાડી ફિલ્મો બનાવવામાં થોડા કલાકો લાગે છે.

વેનકાઈ રેનની આગેવાની હેઠળની ટીમે હવે નિકલ ફોઈલને આર્ગોન વાતાવરણમાં 1200 °C સુધી ગરમ કરીને અને પછી ઝડપથી 0 °C પર ઇથેનોલમાં આ વરખને નિમજ્જન કરીને થોડીક સેકન્ડોમાં દસ નેનોમીટર જાડા ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળી ગ્રેફાઇટ ફિલ્મનું નિર્માણ કર્યું છે. ધાતુની ઉચ્ચ કાર્બન દ્રાવ્યતા (1200 °C પર 0.4 wt%)ને કારણે ઇથેનોલના વિઘટનથી ઉત્પાદિત કાર્બન અણુઓ નિકલમાં ભળે છે અને વિસર્જન કરે છે. કારણ કે આ કાર્બન દ્રાવ્યતા નીચા તાપમાને મોટા પ્રમાણમાં ઘટી જાય છે, કાર્બન પરમાણુ બાદમાં નિકલની સપાટીથી વિભાજિત થાય છે અને ક્વેન્ચિંગ દરમિયાન એક જાડા ગ્રેફાઇટ ફિલ્મનું નિર્માણ કરે છે. સંશોધકો અહેવાલ આપે છે કે નિકલની ઉત્કૃષ્ટ ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિ પણ અત્યંત સ્ફટિકીય ગ્રેફાઇટના નિર્માણમાં મદદ કરે છે.

ઉચ્ચ-રિઝોલ્યુશન ટ્રાન્સમિશન માઇક્રોસ્કોપી, એક્સ-રે વિવર્તન અને રમન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીના સંયોજનનો ઉપયોગ કરીને, રેન અને સહકર્મીઓએ શોધી કાઢ્યું કે તેઓ જે ગ્રેફાઇટ ઉત્પન્ન કરે છે તે મોટા વિસ્તારો પર અત્યંત સ્ફટિકીય છે, સારી રીતે સ્તરવાળી અને તેમાં કોઈ દૃશ્યમાન ખામી નથી. ફિલ્મની ઈલેક્ટ્રોન વાહકતા 2.6 x 105 S/m જેટલી ઊંચી હતી, જે CVD અથવા ઉચ્ચ-તાપમાન તકનીકો દ્વારા ઉગાડવામાં આવતી ફિલ્મો અને GO/graphene ફિલ્મોને દબાવવા જેવી હતી.

સામગ્રી EM કિરણોત્સર્ગને કેટલી સારી રીતે અવરોધિત કરી શકે છે તે ચકાસવા માટે, ટીમે 600 mm2 ના સપાટી વિસ્તારવાળી ફિલ્મોને પોલિઇથિલિન ટેરેફ્થાલેટ (PET) ના સબસ્ટ્રેટ પર સ્થાનાંતરિત કરી. ત્યારબાદ તેઓએ ફિલ્મની EMI શિલ્ડિંગ અસરકારકતા (SE)ને X-band ફ્રિક્વન્સી રેન્જમાં 8.2 અને 12.4 GHz ની વચ્ચે માપી. લગભગ 77 nm જાડા ફિલ્મ માટે તેમને 14.92 dB કરતાં વધુની EMI SE મળી. આ મૂલ્ય સમગ્ર એક્સ-બેન્ડમાં 20 dB કરતાં વધુ (વ્યાપારી એપ્લિકેશનો માટે જરૂરી ન્યૂનતમ મૂલ્ય) સુધી વધે છે જ્યારે તેઓ વધુ ફિલ્મોને એકસાથે સ્ટેક કરે છે. ખરેખર, સ્ટેક્ડ ગ્રેફાઇટ ફિલ્મોના પાંચ ટુકડાઓ (કુલ 385 એનએમ જાડાઈ) ધરાવતી ફિલ્મમાં લગભગ 28 ડીબીનો EMI SE હોય છે, જેનો અર્થ છે કે સામગ્રી 99.84% કિરણોત્સર્ગને અવરોધિત કરી શકે છે. એકંદરે, ટીમે સમગ્ર એક્સ-બેન્ડમાં 481,000 dB/cm2/g ની EMI શિલ્ડિંગ માપી, જે અગાઉ નોંધાયેલ તમામ સિન્થેટીક સામગ્રીને પાછળ રાખી દે છે.

સંશોધકો કહે છે કે તેમની શ્રેષ્ઠ જાણકારી મુજબ, તેમની ગ્રેફાઇટ ફિલ્મ અહેવાલ કવચ સામગ્રીમાં સૌથી પાતળી છે, જેમાં EMI શિલ્ડિંગ કામગીરી છે જે વ્યાપારી એપ્લિકેશન્સની જરૂરિયાતને સંતોષી શકે છે. તેના યાંત્રિક ગુણધર્મો પણ અનુકૂળ છે. સામગ્રીની આશરે 110 MPa (પોલીકાર્બોનેટ સપોર્ટ પર મૂકવામાં આવેલી સામગ્રીના તણાવ-તાણ વળાંકમાંથી કાઢવામાં આવે છે) ની ફ્રેક્ચર તાકાત અન્ય પદ્ધતિઓ દ્વારા ઉગાડવામાં આવતી ગ્રેફાઇટ ફિલ્મો કરતા વધારે છે. આ ફિલ્મ લવચીક પણ છે, અને તેની EMI શિલ્ડિંગ પ્રોપર્ટીઝને ગુમાવ્યા વિના 5 mmની બેન્ડિંગ ત્રિજ્યા સાથે 1000 વખત વાળી શકાય છે. તે 550 °C સુધી થર્મલી પણ સ્થિર છે. ટીમ માને છે કે આ અને અન્ય ગુણધર્મોનો અર્થ એ છે કે તેનો ઉપયોગ એરોસ્પેસ તેમજ ઈલેક્ટ્રોનિક્સ અને ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક્સ સહિતના ઘણા ક્ષેત્રોમાં એપ્લિકેશન માટે અલ્ટ્રાથિન, હલકો, લવચીક અને અસરકારક EMI શિલ્ડિંગ સામગ્રી તરીકે થઈ શકે છે.

આ નવી ઓપન એક્સેસ જર્નલમાં સામગ્રી વિજ્ઞાનમાં સૌથી નોંધપાત્ર અને આકર્ષક એડવાન્સિસ વાંચો.

ફિઝિક્સ વર્લ્ડ એ IOP પબ્લિશિંગના વિશ્વ-વર્ગના સંશોધન અને નવીનતાનો વ્યાપક સંભવિત પ્રેક્ષકો સુધી સંચાર કરવાના મુખ્ય ભાગનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. વેબસાઇટ ફિઝિક્સ વર્લ્ડ પોર્ટફોલિયોનો એક ભાગ બનાવે છે, જે વૈશ્વિક વૈજ્ઞાનિક સમુદાય માટે ઑનલાઇન, ડિજિટલ અને પ્રિન્ટ માહિતી સેવાઓનો સંગ્રહ છે.