گرافین اور گریفائٹ میں کیا فرق ہے؟
ایک قابل ذکر کیمیائی عنصر، کاربن وہ ہے جو کیمیائی عناصر کے متواتر جدول کے دوسرے پیریڈ کے چودھویں گروپ میں آسانی سے نمبر 6 پر بیٹھتا ہے۔ قدیم زمانے سے، لوگ ہیرے اور گریفائٹ کو جانتے ہیں، اب تک دریافت ہونے والے اس عنصر کی نو سے زیادہ ایلوٹروپک تبدیلیوں میں سے دو۔ ویسے، یہ کاربن ہی ہے جس میں دوسرے مادوں کے مقابلے میں سب سے زیادہ ہے، جدید سائنس کے علم میں ایلوٹروپک ترمیم کی تعداد۔
ایلوٹروپی دو یا دو سے زیادہ سادہ مادوں کی شکل میں ایک ہی کیمیائی عنصر کی فطرت میں وجود کے امکان کو ظاہر کرتی ہے، نام نہاد ایلوٹروپک شکلیں یا ایلوٹروپک تبدیلیاں، جو ان مادوں میں ساخت اور خواص دونوں میں فرق کا باعث بنتی ہیں۔ لہذا، کاربن کی 8 ایسی بنیادی شکلیں ہیں: ہیرا، گریفائٹ، لونسڈیلائٹ، فلرینز (C60، C540 اور C70)، بے ساختہ کاربن اور واحد دیواروں والا نانوٹوب۔
کاربن کی ان شکلوں میں بالکل مختلف خصوصیات اور خصوصیات ہیں: نرم اور سخت، شفاف اور مبہم، سستے اور مہنگے مادے۔ تاہم، آئیے دو ملتے جلتے کاربن ترمیمات کا موازنہ کریں - گریفائٹ اور گرافین۔
ہم سب اسکول سے ہی گرافٹی سے واقف ہیں۔ایک عام پنسل کا لیڈ بالکل گریفائٹ ہے۔ یہ چھونے میں کافی نرم، پھسلن اور چکنائی والا ہوتا ہے، کرسٹل پلیٹیں ہیں، ایٹموں کی تہیں ایک دوسرے کے اوپر واقع ہوتی ہیں، اس لیے جب رگڑتے ہیں، مثال کے طور پر، کاغذ پر، گریفائٹ کے تہہ دار کرسٹل ڈھانچے کے انفرادی فلیکس آسانی سے چھلک جاتے ہیں۔ , کاغذ پر ایک خصوصیت سیاہ نشان چھوڑ کر.
گریفائٹ برقی رو کو اچھی طرح چلاتا ہے، اس کی مزاحمت اوسطاً 11 Ohm * mm2/m ہے، لیکن گریفائٹ کی چالکتا اس کے کرسٹل کی قدرتی اینسوٹروپی کی وجہ سے یکساں نہیں ہے۔ اس طرح، کرسٹل کے طیاروں کے ساتھ چالکتا ان طیاروں میں چالکتا سے سینکڑوں گنا زیادہ ہے۔ گریفائٹ کی کثافت 2.08 سے 2.23 g/cm3 تک ہے۔
فطرت میں، گریفائٹ آگنیس اور آتش فشاں چٹانوں، اسکارنز اور پیگمیٹائٹس میں اعلی درجہ حرارت پر بنتا ہے۔ یہ ہائیڈرو تھرمل انٹرمیڈیٹ درجہ حرارت پولی میٹالک ذخائر میں معدنیات کے ساتھ کوارٹج رگوں میں پایا جاتا ہے۔ یہ میٹامورفک چٹانوں میں بڑے پیمانے پر تقسیم کیا جاتا ہے۔
اس طرح، 1907 کے بعد سے، مڈغاسکر کے جزیرے پر قدرتی فلیک گریفائٹ کے دنیا کے سب سے بڑے ذخائر تیار کیے گئے ہیں۔ یہ جزیرہ پری کیمبرین میٹامورفک چٹانوں پر مشتمل ہے جو پہاڑی علاقے میں 4,000-4,600 فٹ کے ہائپسومیٹرک نشانات کے ساتھ سطح پر اٹھتے ہیں۔ گریفائٹ یہاں 400 میل لمبی پٹی میں پایا جاتا ہے اور جزیرے کے مرکز کے مشرقی حصے میں پہاڑوں پر حاوی ہے۔
گرافین، گریفائٹ کے برعکس، بلک کرسٹل ڈھانچہ نہیں رکھتا ہے۔ اس میں دو جہتی ہیکساگونل کرسٹل جالی، صرف ایک ایٹم موٹا ہے۔ اس طرح کی ایلوٹروپک ترمیم میں، کاربن قدرتی طور پر نہیں ہوتا ہے، لیکن نظریاتی طور پر مصنوعی طور پر حاصل کیا جا سکتا ہے. ہم کہہ سکتے ہیں کہ گریفائٹ کے کثیر پرتوں والے بلک کرسٹل ڈھانچے سے جان بوجھ کر الگ کیا گیا ہوائی جہاز یہی گرافین ہوگا۔
اس شکل میں مادے کے عدم استحکام کی وجہ سے سائنسدان ابتدائی طور پر ایک سادہ دو جہتی فلم کی شکل میں گرافین حاصل کرنے سے قاصر تھے۔ تاہم، سلیکون آکسائیڈ سبسٹریٹ پر (ڈائی الیکٹرک پرت کے ساتھ بندھن کی وجہ سے) ایک ایٹم موٹی گرافین حاصل کرنا اب بھی ممکن تھا: 2004 میں، مانچسٹر یونیورسٹی کے روسی سائنس دانوں اینڈری گیم اور کونسٹنٹین نووسیلوف نے سائنس میں ایک رپورٹ شائع کی۔ اس طرح گرافین حاصل کرنے پر۔
اور آج بھی، تحقیق کے لیے گرافین حاصل کرنے کے ایسے آسان طریقے، جیسے چپکنے والی ٹیپ (اور اسی طرح کے طریقے) کا استعمال کرتے ہوئے بلک گریفائٹ کرسٹل سے کاربن مونولیئر کا مکینیکل اخراج، جائز ہیں۔
محققین کا خیال ہے کہ ان کی ترقی کی بدولت، گرافین پر مبنی نینو الیکٹرانکس کی ایک نئی کلاس جلد ہی سامنے آئے گی، جہاں فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر 10 این ایم سے کم موٹے ہوں گے۔ حقیقت یہ ہے کہ گرافین میں الیکٹران کی نقل و حرکت اتنی زیادہ ہے (10,000 cm2/V*s) کہ یہ آج کل روایتی سلکان کا سب سے امید افزا متبادل معلوم ہوتا ہے۔
اعلی کیریئر کی نقل و حرکت الیکٹران اور سوراخوں کی قابل اطلاق الیکٹرک فیلڈز کے اثر کو بہت تیزی سے جواب دینے کی صلاحیت ہے، اور یہ فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹرز کے لیے انتہائی اہم ہے، جو جدید الیکٹرانکس کی بنیادی آپریٹنگ یونٹ ہے۔
مختلف حیاتیاتی اور کیمیائی سینسروں کے ساتھ ساتھ فوٹو وولٹک آلات اور ٹچ اسکرینوں کے لیے پتلی فلموں کی تخلیق کے امکانات بھی ہیں۔ ان سب کے باوجود گرافین کی تھرمل چالکتا تانبے کے مقابلے میں 10 گنا زیادہ ہے اور یہ معیار الیکٹرانکس کے لیے ہمیشہ بہت اہم ہوتا ہے۔