Graphene

[invite82fffb5c]

Bonjour,

Une petite question qui me taraude depuis qq semaines...

Même si il s'agit d'une image, d'une représentation, on voit souvent le graphene représenter comme une mono-couche en forme de nid d'abeille...

Il se trouve alors que chaque C est représenter comme connecter a 3 autres (et non 4).
Je me demande donc...

Chaque carbone a une liaison covalente avec 3 autres (plus proche voisin) est alors que deviens la 4 liaisons covalente ?
La loi de l'octet ne s'applique plus ?
Es-ce un problème d'avoir un électron non apparier ?
As ton une espèce de liaison délocalisée vers les seconds voisin ou autre ? (serait ce la raison de ses capacités semi-conductrice)
La pollution par d'autre éléments n'est elle pas très facile ? (et hop un hydrogène de manger par exemple)
Ce doit aussi être en lien avec la difficulté de fabrication, non ?

Merci,
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[coussin]

Dans le cas du graphène, il s'agit d'hybridation sp2. L'orbitale p qui reste, en dehors du plan, crée une orbitale pi « géante » dans laquelle les électrons se baladent librement Même principe que le benzène, en plus grand

[invite82fffb5c]

Merci,

La vision orbitale délocalisée était donc pas si mauvaise...

Dans le diagramme de bande on voit que la bande de valence est connecter a la bande de conduction.
Je veux dire que le niveau d’énergie d'un électron dans la liaison covalente est le meme que celui de la bande de conduction ?
Serait car les 4 electrons de valence etant indifferenciable pour le carbone, il peut donc y avoir échange entre 'electron' participant a la liaison covalente, et electron délocalises sans apport d’énergie.

Et pour la pollution ?
Que ce passe t'il si un atome du genre H (pas banal) ou plus généralement des atomes (libres) appartenant au cote gauche du tableau mendeleiev se promènent dans les parages ? Es-ce une situation si rare que ça ? Ne vont il pas colles de suite au graphène ? Et les molecules polaires ne vont-elles pas venir s'ecraser sur la couche de graphene ?
Par rapport, au plan que représente le graphene, j'ai tendance a imaginer l'orbitale delocalise au-dessus et en dessous du plan. Est ce vrai ? (la region de conduction est au dessus et au-dessous de la couche de graphene ?)

[coussin]

Ah ouais mais là, c'est une autre paire de manches
Les propriétés électroniques dans le graphène sont très particulières : c'est bien entendu la raison du « buzz » autour de ce matériau. Y a pas de gap, l'énergie est en k au lieu d'être en k^2 pour les autres matériaux (ça fait un cône, pas des paraboles…).
Le transport d'électron dans le graphène doit être décrit par les équations relativistes de Dirac. Ces électrons se comportent comme s'ils n'avaient pas de masse au repos ( par exemple : http://www.nature.com/nature/journal...ture04233.html ).
C'est maintenant « standard » mais c'était loin d'être évident au début : les premières théories étaient plutôt basées sur un plasma d'électron en 2D et bah ça marchait pas…

Les impuretés changent ça dans le sens que ça met un petit potentiel chimique, une masse effective non nulle (mais qui reste petite) pour les électrons, etc…

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite82fffb5c]

Merci bien, je cherche simplement de me forger une image a peu près correcte (a l'ordre 0,01) du matériaux.

En tout cas merci bien pour vos precisions.

[invite91ff2958]

les trois liaisons sont réalisées par l'hybridation sp2 des atomes de carbone (s avec deux orbitales 2p), qui forme trois liaisons équivalentes sp2 qui garantissent la forme plane du graphène.

[invite91ff2958]

on peut dire que le graphène est un semi-conducteur à gap nul. Les électrons situés au point de Dirac (au maximum de la bande de valence et au même temps au minimum de la bande de conduction donne une masse effective nulle à ces électrons, ce qui augmente considérablement la mobilité. ça d'une part et d'autre part les liaisons covalente rendent difficile la formation des impureté.