1. Графеннің ашылу тарихы мен оған үлес қосқан ғалымдарды атаңыз.
Графен 2004 жылы алғаш рет манчестерлік ғалымдар Андрей Гейм (Andre Geim) және Константин Новоселов (Konstantin Novoselov) тарапынан оқшауланып алынды. Олар қарапайым скотч көмегімен графит қабаттарынан бір қабат графен бөліп алды. Бұл жаңалық үшін 2010 жылы Нобель сыйлығын иеленді.

2. Графеннің құрылымдық ерекшеліктері қандай?
Графен – бұл көміртек атомдарынан тұратын бір қабат материал, атомдары гексагональді (алтыбұрышты) тор түзеді. Ол:

өте жұқа (бір атом қалыңдығында),
икемді,
электр және жылу өткізгіштігі өте жоғары,
мөлдір,
әрі механикалық тұрғыдан өте берік (болаттан 200 есе берік).

3. Графен мен графиттің арасындағы айырмашылық неде?

Графен – бір қабат көміртек атомдарының торы.
Графит – осындай графен қабаттарының бірнешеуінен тұратын көлемді зат (қабаттар бір-біріне Ван-дер-Ваальс күштерімен байланысқан).
Графен — екіөлшемді (2D), ал графит — үшөлшемді (3D) материал.

4. Графен алу әдістерінің түрлерін атаңыз.

Микромеханикалық бөлу (scotch tape method)
Химиялық тотықтыру және қалпына келтіру (GO → rGO)
Химиялық бу фазасынан тұндыру (CVD)
Эпитаксиалдық өсу (SiC негізінде)
Электрохимиялық әдіс

5. Микромеханикалық бөлу әдісінің артықшылығы мен кемшілігі қандай?

Артықшылығы:

Жоғары сапалы, ақаусыз графен алуға болады
Зертханалық зерттеулер үшін тиімді

Кемшілігі:

Көп мөлшерде өндіріс мүмкін емес
Технологиялық процесі баяу және көпқадамды

6. Химиялық әдіспен графен алу процесін сипаттаңыз.
Бұл әдісте алдымен графит графит оксидіне (GO) айналады (мысалы, Гаммерс әдісімен), содан кейін ол тотықсыздану (reduction) арқылы қалпына келтірілген графен оксидіне (rGO) айналады. Бұл әдіс арзан, бірақ алынған графеннің сапасы микромеханикалық әдіске қарағанда төмен.

7. Графендегі құрылымдық ақаулардың түрлерін атаңыз.

Вакансиялар (атом жетіспеушілігі)
Шеткі ақаулар (edge defects)
Түйіндесу ақаулары (dislocations)
Стоун–Уэльс ақауы
Қоспа атомдардың енуі (гетероатомдар)

8. Стоун–Уэльс ақауы дегеніміз не?
Стоун–Уэльс (Stone–Wales) ақауы – графен торында екі көміртек атомы арасындағы байланыс 90°-қа айналып, 4 гексагон орнына екі пентагон (5 бұрыш) және екі гептагон (7 бұрыш) пайда болатын құрылымдық бұрмалану. Бұл ақау материалдың қасиеттерін (электрондық, механикалық) өзгертеді.

9. Графеннің қандай салаларда қолданылатынын атаңыз.

Электроника (транзисторлар, сенсорлар)
Энергетика (күн батареялары, суперконденсаторлар)
Композиттік материалдар (жеңіл әрі берік жабындар)
Медицина (биосенсорлар, дәрі тасымалдау)
Су тазарту және фильтрация жүйелері
Гибридті дисплейлер мен сенсорлы экрандар

10. Графен өндірісінің кең таралмауына себеп болатын факторлар қандай?

Жоғары сапалы графенді үлкен көлемде алу қиындығы
Өндіріс әдістерінің қымбаттығы
Ақаулар мен қабат санының бақыланбауы
Стандартталмаған өндіріс пен тұрақты сапаның болмауы
Коммерциялық деңгейде технологияның әлі толық жетілмеуі