A yw Graffit Magnetig?

Nid yw graffit yn fagnetig fel haearn; mae'n ddiamagnetig ac yn wrthyrru ychydig yn wan yn ymarferol.

Mae hynny'n swnio'n syml, ond mae llawer o bobl yn "profi" bod graffit yn fagnetig trwy brofi plwm pensil. Y broblem yw halogiad a gosodiad: gall llwch haearn ar fainc, malurion dur ar fagnet, neu glai/rhwymwyr mewn creiddiau pensil greu tynnu camarweiniol a llawer o ddryswch.

Yn y canllaw hwn fe gewch chi ateb cyflym a chywir, prawf magnet neodymiwm 2 funud, y canlyniadau positif ffug mwyaf cyffredin, a pham y gall graffit pyrolytig arnofio mewn demos.

Ateb cyflym: Mae graffit yn diamagnetig, yn golygu hynny yn gwrthyrru'n wan maes magnetig ac ni fydd yn “lynu” wrth fagnet fel haearn. Daw’r rhan fwyaf o ganlyniadau “mae graffit yn fagnetig” o plwm pensil (nid graffit pur) neu halogiad fel llwch haearn ar y sampl, y fainc, neu'r magnet. Am effaith gryfach, hawdd ei gweld, graffit pyrolytig yn dangos ymddygiad diamagnetig llawer mwy ac fe'i defnyddir yn gyffredin ar gyfer demos codi gyda magnetau neodymiwm cryf.

Tabl: Graffit vs Plwm Pensil vs Graffit Pyrolytig

Prawf Magnet 2 Funud: A yw Graffit yn Magnetig?

Bydd angen: a magnet neodymiwm (NdFeB)I dalen/bag plastig tenauI clip papur/pin dur, a'ch graffit sampl.

1. Glanhewch yr ardal a'r magnet
   Sychwch y magnet a'r bwrdd. Bach iawn. llwch haearn yw achos #1 “atyniad” ffug.
2. Gorchuddiwch y magnet â phlastig
   Lapio'r magnet mewn bag plastig tenau (neu roi dalen blastig ar ei ben). Mae hyn yn atal y magnet rhag codi'n uniongyrchol gronynnau dur/haearn.
3. Cadarnhewch fod eich magnet yn gweithio (rheolaeth dur)
   Cyffyrddwch â'r magnet wedi'i lapio i clip papur/pin durDylai ddal i dynnu'n gryf drwy'r plastig.
4. Profwch y graffit yn yr un ffordd
   Dewch â'r magnet wedi'i lapio yn agos at y graffit. Ni ddylai graffit lynuAr y mwyaf, efallai y byddwch yn sylwi dim effaith (mae ei ddiamagnetedd yn wan iawn yn y gosodiad hwn).
5. Ailadroddwch ar ôl glanhau'r wyneb graffit
   Os gwelaist unrhyw “atyniad bach”, glanhewch y graffit a cheisiwch eto. Os yw’r effaith yn diflannu, roedd halogiad, nid graffit.

Positifau ffug cyffredin (pam y gall graffit ymddangos yn fagnetig):

• Llwch haearn/dur ar y graffit neu'r bwrdd (yn enwedig ger offer, malu, neu beiriannu)
• Magnet yn codi malurion pan ddim yn ynysig gyda phlastig
• Ychwanegion “plwm pensil” (clai/rhwymwyr) ynghyd â halogiad arwyneb yn gwneud canlyniadau'n anghyson

Graffit Vs. Diamagnetiaeth

Gelwir defnyddiau sy'n dueddol o wrthyrru maes magnetig allanol yn ddiamagnetig. Daw'r gwrthyriad o fudiant electronau y tu mewn i ddeunydd a achosir gan faes, sy'n ffurfio eu maes magnetig gwrthgyferbyniol bach eu hunain. Diamagnetiaeth nid yw'n eiddo sy'n cael ei arddangos gan graffit yn unig.

graffit yn ffurf allotropig o garbon gyda strwythur haenog. Oherwydd strwythur ei electronau, mae graffit yn ymddwyn fel deunyddiau diamagnetig.

Mae ei strwythur haenog unigryw a bondio interlayer gwan yn chwarae rhan hanfodol wrth ddylanwadu ar ymateb magnetig cyffredinol y deunydd.

Ffactorau sy'n Effeithio Magnetedd Graffit

Cyplu Rhynghaenog (Adeiledd Hecsagonol dellt)

Mae'r haenau graphene unigol mewn graffit ychydig yn diamagnetig. Byddwch yn sylweddoli bod ychydig o wrthyriad i feysydd magnetig. Ac eto, mae sut mae'r haenau hyn yn cael eu pentyrru yn hollbwysig.

Mae'r haenau wedi'u rhwymo at ei gilydd gan rymoedd gwan van der Waals, a gall eu cyfeiriadedd a'u bylchau cymharol effeithio ar eu rhyngweithio magnetig ar y cyd.

Amhuredd (Cyffuriau a Diffygion)

Gellir newid strwythur electronig graphene a'i briodweddau magnetig trwy gyflwyno atomau (dopants) neu greu diffygion strwythurol.

Trwy ddisodli un neu fwy o atomau carbon ag elfennau fel boron neu nitrogen, daw'r system i gynnwys electronau heb eu paru.

Mae hyn yn ei gwneud yn agored i ferromagneteg (lle mae ei holl eiliadau magnetig wedi'u cyfeirio i un cyfeiriad).

 Maes Magnetig Allanol

Mae'n ymddangos y gellir ysgogi hyd yn oed graffit pur, heb unrhyw dopants na diffygion, i ddod yn fagnet trwy gymhwyso graffit allanol. maes magnetig. Pan fydd un haen yn bodoli ym mhob elfen, gall aliniad maes gyfeirio haenau drilio a chreu magnetization macrosgopig net.

Amrywiadau Tymheredd

Mae tymheredd yn effeithio'n fawr ar fagnetedd graffit. Mae tymheredd yn achosi newidiadau yn egni cinetig ei electronau.

Ar yr un pryd, mae'n newid eu symudedd, gan arwain at newid mewn priodweddau magnetig. Mae dylanwad tymheredd yn helpu i egluro natur a chyfnewidioldeb magnetedd graffit.

Strwythur Graffit ac Effeithiau ar Magnetedd

Haenau Honeycomb

Mae'r haenau graphene fel diliau mêl, gydag atomau carbon mewn strwythur hybrid sp2 tynn ac yn ffurfio bondiau cryf o fewn pob haen.

Mae'r bondiau hyn yn gwneud graffit yn ddargludydd da ac yn cyfyngu ar symudiad electronau dros blân yn berpendicwlar i'w cyfeiriad. Mae'r symudiad cyfyngedig hwn yn ffactor allweddol wrth atal haenau rhag rhyngweithio'n rhy fagnetig.

Bondio Gwan Rhwng Haenau

Haenau o bentwr graphene ar ben ei gilydd, wedi'u rhwymo gan ryngweithiadau gwan van der Waals. Oherwydd bod y bondiau sp2 mewn awyren yn llawer cryfach na'r grymoedd rhynghaenog hyn, ychydig iawn o ryngweithio electronig sydd rhwng haenau.

Mae'r cyplu gwan hwn yn gadael i bob haen gynnal ei diamagnetedd sylfaenol, ychydig o wrthwynebiad i feysydd magnetig. Ac eto, bydd lleoliad cymharol yr haenau hyn yn effeithio ar eu hymateb magnetig cyffredinol.

Trefn Pentyrru a Magnetedd

Mae'r rhyngweithio magnetig interlayer hwn yn dibynnu ar y dilyniant pentyrru o haenau mewn staciau graphene.

Pan fydd dwy haen ar bentyrru Bernal yn arddangos diamagnetedd sy'n gogwyddo'n groes i'w gilydd, mae'r effaith yn anfferromagnetig (mae cyfanswm y magneteiddio yn canslo).

Gellir addasu'r ddawns gyda phatrymau pentyrru posibl eraill, gan arwain at fferromagneteg wan neu ffenomenau magnetig egsotig oherwydd newidiadau bach sy'n effeithio ar ddadleoliad electronau rhwng haenau.

Effeithiau a Diffygion Ymyl

Yn olaf, mae ymylon dalennau graphene yn gadael bondiau hongian, gan gynhyrchu eiliadau magnetig lleol. Gall y rhain wedyn ryngweithio â diamagnetedd gwan y swmp a thrwy hynny effeithio ar ymddygiad magnetig cyffredinol.

Ar adegau, gallwch chi ychwanegu atomau tramor, fel boron neu nitrogen, sy'n dod ag electronau heb eu paru sy'n cyfrannu at ferromagneteg cryfach.

Mathau Eraill o Garbon a'u Priodweddau Magnetig

Diamond

Wedi'i wneud o dellt tetrahedrol, sy'n rhoi ei ymddangosiad iddo, mae'r nodwedd anhygoel hon yn ei gwneud yn diamagnetig.

Oherwydd bod pob carbon yn bondio'n gyfartal â'r pedwar cymydog, mae'r electronau'n cael eu paru, ac nid oes moment magnetig net.

Ac eto, gall amhureddau nitrogen neu afreoleidd-dra arwyneb arall adael electronau heb eu paru, sy'n gwanhau'r ferromagneteg.

Ffwlerenau

Fel y peli bwci adnabyddus, mae'r cewyll carbon sfferig neu silindrog hyn yn yr un modd yn arddangos diamagnetiaeth.

Yn ogystal, mae eu strwythur electronig cragen gaeedig yn cynhyrchu ychydig o electronau heb eu paru. Ond, trwy ddefnyddio atomau magnetig i ddopio neu drwy gysylltu moleciwl sy'n symud yn magnetig, gellir agor drysau ar gyfer naomagnedau newydd.

Nanotiwbiau Carbon

Mae'r rhyfeddodau un-dimensiwn hyn yn dangos gwahanol fathau o ymddygiad magnetig o dan ddylanwad amrywiadau mewn cirality a diamedr.

Mae'r nanotiwbiau metelaidd yn diamagnetig, ond gall y rhai lled-ddargludol fod yn baramagnetig os oes ganddyn nhw electronau heb eu paru yn adeiledd eu bandiau.

Gall ychwanegu diffygion neu amhureddau achosi fferromagneteg neu wrthferromagneteg, gan eu gwneud yn ymgeiswyr ardderchog ar gyfer spintronics.

Carbon Amorffaidd

Yn y ffurf anhrefnus hon, sy'n cynnwys huddygl a siarcol, mae'r strwythur electronau yn cael ei hap-leoli a'i ddadleoli; nid oes fawr ddim neu ddim diamagnetiaeth.

Os oes amhureddau neu ddiffygion yn bresennol, mae'n cyflwyno eiliadau magnetig lleoledig gan achosi ymddygiad cymhleth iawn i'r deunyddiau hyn.

Graphene

Er eu bod yr un mor debyg i graffit, mae gan ddalennau graphene a ffurfiwyd yn annibynnol magnetedd cwantwm anarferol.

Mae hyn oherwydd eu bod yn ddau-ddimensiwn a'u rhyngweithiadau electron-electron cynyddol. Mae hyn yn paratoi ffyrdd newydd o ymchwilio i fagnetedd egsotig ar y lefel atomig.

Casgliad

Dim ond cipolwg yw hwn ar fyd hudolus magnetedd carbon. Gydag ymchwil ac archwilio parhaus, efallai y byddwn yn darganfod cyfrinachau magnetig hynod ddiddorol.

Mwy o Adnodd  Pwynt toddi graffit – KDMfab

Cwestiynau Cyffredin

A yw graffit yn magnetig?

Nid yn yr ystyr "yn glynu wrth fagnet". Mae graffit yn ddiamagnetig, felly mae'n gwrthyrru maes magnetig yn wan ac ni fydd yn glynu fel haearn neu ddur.

A yw graffit yn baramagnetig neu'n ddiamagnetig?

O dan amodau arferol, mae graffit yn ddiamagnetig, nid yn baramagnetig (mae'r effaith yn wan ond yn fesuradwy).

Pam mae plwm pensil weithiau'n ymddangos yn fagnetig?

Nid graffit pur yw “plwm pensil”. Fel arfer, daw atyniad ffug o lwch haearn/malurion dur, clai/rhwymwyr, neu osodiad prawf sy'n gadael i'r magnet godi halogiad.

A all graffit arnofio ar fagnetau?

Mae graffit swmp yn rhy wan i'w godi'n hawdd. Mae demos codi fel arfer yn defnyddio graffit pyrolytig, sy'n dangos ymateb diamagnetig llawer cryfach gyda magnetau neodymiwm cryf.

A oes gan graffit briodweddau magnetig?

Ydy—mae gan graffit ymateb magnetig (diamagnetiaeth). Ond mae'n ddim yn fferomagnetig, felly ni fydd yn ymddwyn fel deunyddiau sy'n seiliedig ar haearn.

Beth yw'r ffordd hawsaf o brofi graffit gartref?

Defnyddio magnet neodymium cryf a rheoli halogiad: ynyswch y sampl gyda ffilm blastig denau, glanhewch yr wyneb, a chymharwch yn erbyn clip papur dur (cyfeirnod "magnetig hysbys" da).