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Structures of Solids02:22

Structures of Solids

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Solids in which the atoms, ions, or molecules are arranged in a definite repeating pattern are known as crystalline solids. Metals and ionic compounds typically form ordered, crystalline solids. A crystalline solid has a precise melting temperature because each atom or molecule of the same type is held in place with the same forces or energy. Amorphous solids or non-crystalline solids (or, sometimes, glasses) which lack an ordered internal structure and are randomly arranged. Substances that...
22.2K
Network Covalent Solids02:18

Network Covalent Solids

16.6K
Network covalent solids contain a three-dimensional network of covalently bonded atoms as found in the crystal structures of nonmetals like diamond, graphite, silicon, and some covalent compounds, such as silicon dioxide (sand) and silicon carbide (carborundum, the abrasive on sandpaper). Many minerals have networks of covalent bonds.
To break or to melt a covalent network solid, covalent bonds must be broken. Because covalent bonds are relatively strong, covalent network solids are typically...
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Gauss's Law: Planar Symmetry01:27

Gauss's Law: Planar Symmetry

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A planar symmetry of charge density is obtained when charges are uniformly spread over a large flat surface. In planar symmetry, all points in a plane parallel to the plane of charge are identical with respect to the charges. Suppose the plane of the charge distribution is the xy-plane, and the electric field at a space point P with coordinates (x, y, z) is to be determined. Since the charge density is the same at all (x, y) - coordinates in the z = 0 plane, by symmetry, the electric field at P...
10.3K
Imperfections in Crystal Structure: Point, Line and Plane Defects01:25

Imperfections in Crystal Structure: Point, Line and Plane Defects

117
A perfect crystal, in theory, has a uniform structure with the same unit cell and lattice points throughout. However, any deviation from this periodic arrangement is known as an imperfection or defect. These defects can be categorized into three types: point, line, and plane defects.Point defects occur when there is a deviation from the ideal due to missing atoms, displaced atoms, or additional atoms. These imperfections might occur due to imperfect packing during crystallization or because of...
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Los granos y los límites de los granos en una sola capa de grafeno atomic patchwork quilts de una sola capa.

Pinshane Y Huang1, Carlos S Ruiz-Vargas, Arend M van der Zande

  • 1School of Applied and Engineering Physics, Cornell University, Ithaca, New York 14853, USA.

Nature
|January 7, 2011
PubMed
Resumen

La producción a gran escala de grafeno conduce a las inevitables fronteras de grano. Una nueva microscopía revela que estos límites debilitan la resistencia mecánica pero tienen un impacto mínimo en las propiedades eléctricas, ofreciendo información sobre el control de materiales en 2D.

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Área de la Ciencia:

  • Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
  • Física de la materia condensada Física de la materia condensada
  • Nanotecnología La nanotecnología es la nanotecnología.

Sus antecedentes:

  • Las propiedades de los materiales policristalinos están dictadas por el tamaño del grano y la estructura de los límites del grano.
  • Estos efectos se amplifican en materiales 2D como el grafeno, donde los defectos interrumpen significativamente la estructura cristalina.
  • La producción de grafeno a gran escala a través de la deposición de vapor químico hace que la policristalinidad sea una característica común.

Objetivo del estudio:

  • Para investigar la estructura atómica y las propiedades de los límites de grano en el grafeno policristalino a gran escala.
  • Para cerrar la brecha en la escala de longitud entre la resolución atómica y los granos macroscópicos en el grafeno.
  • Para correlacionar la estructura de los límites de grano con las propiedades mecánicas y eléctricas de las membranas de grafeno.

Principales métodos:

  • Utilizó una combinación de microscopía electrónica de transmisión (TEM) de resolución atómica y imágenes filtradas por difracción.
  • Determinó la ubicación precisa y la disposición atómica en los límites de los granos.
  • Mapeó cientos de granos y límites, caracterizando su ubicación, orientación y forma.
  • Datos correlacionados de microscopía con mediciones de sonda de exploración y transporte.

Principales resultados:

  • Identificó pares de átomos pentágono-heptágono como la estructura predominante para coser granos de grafeno.
  • Reveló un intrincado e inesperadamente pequeño mosaico de granos conectados por límites de inclinación.
  • Demostró que los límites de grano reducen significativamente la resistencia mecánica del grafeno.
  • Se observó que las propiedades eléctricas del grafeno no se ven alteradas drásticamente por estos límites de grano.

Conclusiones:

  • Las técnicas avanzadas de TEM permiten la caracterización detallada de las estructuras de grano de grafeno a través de múltiples escalas de longitud.
  • Los límites de los granos de grafeno, aunque debilitan la integridad mecánica, tienen un impacto limitado en la conductividad eléctrica.
  • Estos hallazgos proporcionan una base para la comprensión y el control de las estructuras de grano en el grafeno y otros materiales 2D para aplicaciones prácticas.