Graphen und weitere Kohlenstoffallotrope

Mit Graphen bezeichnet man eine dünne, zwei-dimensionale Kohlenstoffschicht, die aus nur einer Lage (Monolage), hexagonal miteinander verbundener Atome besteht (Abb. 4.1). Graphen weist einige besondere physikalische Eigenschaften auf: Eine extrem große Ladungsträgermobilität, eine hohe optische Transparenz, ein chemisch inertes Verhalten, eine große mechanische Stabilität und eine verschwindend kleine Gaspermeabilität. Eine ideale, unendlich ausgedehnte Graphen-Schicht zeigt metallisches Verhalten. Unter besonderen Randbedingungen bildet sich eine elektronische Bandlücke mit halbleitenden Materialeigenschaften aus. Graphen gilt als eines der vielversprechendsten neuen elektronischen Materialien mit zahlreichen Anwendungen in der (Mikro-)Elektronik, Optoelektronik, Batterie- und Brennstoffzellentechnologie, um nur einige Bereiche zu nennen. In Abschn. 4.1.3 wird gezeigt, dass sich ein-dimensionale Kohlenstoffnanoröhren und null-dimensionale Kohlenstoffbälle ebenfalls von Graphen ableiten lassen.