Graphen ist heutzutage immer in den Nachrichten und seine Hauptmerkmale sind, dass es so ist; sehr stark, leitfähig und transparent . Es ist so transparent, dass jede Graphenschicht nur 2 % des Lichts absorbiert, das sie durchdringt.
Aber was hat es mit der Struktur von Graphen auf sich, das es (fast) transparent macht?
Graphen ist nur transparent, weil es sehr dünn ist (ein Atom dick). Wenn es 2% pro Schicht absorbiert, würden nur wenige hundert Schichten fast das gesamte Licht absorbieren, und das wäre immer noch eine sehr dünne Graphitschicht.
Die Frage sollte lauten, warum Graphen im Vergleich zu Diamant, der wirklich transparent ist, so viel Licht absorbiert. Eine vereinfachte Antwort ist, dass Graphen ein sehr guter Leiter ist, weil es nur drei kovalente Bindungen pro Atom hat, verglichen mit den vollen vier in Diamant. Dadurch können sich Elektronen frei über eine Graphenschicht bewegen, um Strom zu leiten. Wie Metalle bedeutet dies, dass es Licht absorbiert oder reflektiert, da die freien Elektronen die geringe Energiemenge im Photon absorbieren können. In Diamant müssten die Photonen genügend Energie haben, um ein Elektron aus den kovalenten Bindungen freizusetzen. Für sichtbares Licht ist dies nicht möglich, sodass die Photonen direkt durch den Diamanten hindurchgehen und nur durch Verunreinigungen gestoppt oder abgelenkt werden.
Ich nehme an, der größte Faktor ist die Dicke. Graphen ist eine Kohlenstoffschicht, die ein Atom dick ist. Licht wird von den obersten Schichten eines Materials absorbiert/reflektiert, und wenn Sie ein beliebiges Material zu einer ein Atom dicken Schicht machen, werden Sie feststellen, dass dies die Transparenz erheblich erhöht.
Das Besondere an Graphen ist, dass es Bindungen in einer 2D-Schicht bildet, wo die meisten Materialien dies nicht tun.
John Dvorak
Wunderkerze