Domanda:
Conducibilità elettrica della grafite
Andrew
2012-07-17 19:35:53 UTC
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In questa pagina di Wikipedia, la conduttività elettrica di vari materiali è indicata nella terza colonna ($ \ sigma \ text {(S / m) in 20} ^ \ circ \ text {C} $). Sono interessato alla voce per Carbon (grafite) :

  • $ 2 $ a $ 3 \ times 10 ^ 5 \ text {S / m} \ perp \ text { piano basale} $
  • $ 3,3 \ times 10 ^ 2 \ text {S / m} \ parallel \ text {piano basale} $

Perché la conducibilità è inferiore parallelamente al piano rispetto alla direzione perpendicolare al piano?

Sono sorpreso dalla grandezza relativa di questi valori $ \ sigma $ perché ho pensato che una delle cose sorprendenti del grafene - uno strato atomico di grafite - fosse che la sua conduttività in il piano (cioè, parallelo al piano basale) è molto alto. Mi aspetterei una tendenza simile parallela al piano basale in grafite.

Hai qualche suggerimento di lettura che posso fare per capirlo?

Una risposta:
Aant
2012-07-17 19:59:10 UTC
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Ottima presa: hai assolutamente ragione. Questo è un errore nella pagina di Wikipedia, come conferma un rapido controllo con il riferimento lì elencato. I valori sono sbagliati.

Cambiandolo ora ...

Modificato per aggiungere: questo ovviamente solleva la questione del perché dovrebbe essere in questo modo. Una risposta un po 'ondulata è che, proprio come nel benzene, gli orbitali $ p_z $ si sovrappongono all'interno di ogni foglio di grafene in modo che l'elettrone fornito da ciascun carbonio sia delocalizzato in questo piano (gli altri tre sono legati nei tre $ \ sigma $ obbligazioni). Quindi in un certo senso questa è coniugazione, ma su un intero piano 2D piuttosto che attorno a un anello o lungo una singola catena di atomi. D'altra parte, i fogli di grafene sono piuttosto distanti l'uno dall'altro rispetto agli atomi legati in modo covalente all'interno di un foglio (come ci si potrebbe aspettare poiché i fogli sono solo debolmente legati attraverso le interazioni di van der Waals), e quindi la sovrapposizione è notevolmente ridotta e la conduzione è molto più difficile.

Una risposta più completa si baserebbe su uno studio della struttura della banda elettronica della grafite, che è un'area di ricerca attiva e oltre lo scopo di questa risposta!

Proprio come follow-up, * perché * la conducibilità elettrica è più alta nella direzione parallela?
Lo hai assunto già nella tua domanda, perché?


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Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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