ISO TS 80004-13:2024
(Main)Nanotechnologies - Vocabulary - Part 13: Graphene and related two-dimensional (2D) materials
Nanotechnologies - Vocabulary - Part 13: Graphene and related two-dimensional (2D) materials
ISO TS 80004-13:2024 This document defines terms for graphene, graphene-related two-dimensional (2D) materials and other 2D materials. It includes related terms for production methods, properties and characterization.
It is intended to facilitate communication between organizations and individuals in research, industry and other interested parties and those who interact with them.
Nanotechnologies - Vocabulaire - Partie 13: Graphène et autres matériaux bidimensionnels (2D)
ISO TS 80004-13:2024 Le présent document définit les termes relatifs au graphène, aux matériaux bidimensionnels (2D) connexes et aux autres matériaux 2D. Il inclut des termes liés aux méthodes de production, aux propriétés et à leur caractérisation.
Le présent document est destiné à faciliter la communication entre différents organismes et membres de la recherche, de l’industrie, d’autres parties intéressées, et leurs interlocuteurs.
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Technical
Specification
ISO/TS 80004-13
Second edition
Nanotechnologies — Vocabulary —
2024-09
Part 13:
Graphene and other two-
dimensional (2D) materials
Nanotechnologies — Vocabulaire —
Partie 13: Graphène et autres matériaux bidimensionnels (2D)
Reference number
ISO/TS 80004-13:2024(en) © ISO 2024
ISO/TS 80004-13:2024(en)
© ISO 2024
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Published in Switzerland
ii
ISO/TS 80004-13:2024(en)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
3.1 Terms related to materials .1
3.1.1 General terms related to graphene and other 2D materials.1
3.1.2 Terms related to graphene related 2D materials .5
3.1.3 Terms related to other 2D materials .8
3.2 Terms related to methods for producing 2D materials .9
3.2.1 Graphene and related 2D material production .9
3.2.2 Nanoribbon production . 12
3.3 Terms related to methods for characterizing 2D materials . 13
3.3.1 Structural characterization methods . 13
3.3.2 Chemical characterization methods . 15
3.3.3 Electrical characterization methods .16
3.4 Terms related to 2D materials characteristics .17
3.4.1 Characteristics and terms related to structural and dimensional properties of
2D materials .17
3.4.2 Characteristics and terms related to chemical properties of 2D materials . 20
3.4.3 Characteristics and terms related to optical and electrical properties of 2D
materials .21
4 Abbreviated terms .21
Bibliography .23
Index .24
iii
ISO/TS 80004-13:2024(en)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) and IEC (the International Electrotechnical
Commission) form the specialized system for worldwide standardization. National bodies that are
members of ISO or IEC participate in the development of International Standards through technical
committees established by the respective organization to deal with particular fields of technical activity.
ISO and IEC technical committees collaborate in fields of mutual interest. Other international organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO and IEC, also take part in the work.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types
of document should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the ISO/
IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives or www.iec.ch/members_experts/refdocs).
ISO and IEC draw attention to the possibility that the implementation of this document may involve the
use of (a) patent(s). ISO and IEC take no position concerning the evidence, validity or applicability of any
claimed patent rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO and IEC had not
received notice of (a) patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers
are cautioned that this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent
database available at www.iso.org/patents and https://patents.iec.ch. ISO and IEC shall not be held
responsible for identifying any or all such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions
related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade
Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www.iso.org/iso/foreword.html.
In the IEC, see www.iec.ch/understanding-standards.
This document was prepared jointly by Technical Committee ISO/TC 229, Nanotechnologies, and Technical
Committee IEC/TC 113, Nanotechnology for electrotechnical products and systems, and in collaboration with
the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC 352, Nanotechnologies, in
accordance with the Agreement on technical cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement). The
draft was circulated for voting to the national bodies of both ISO and IEC.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO/TS 80004-13:2017) which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— addition of the term "graphene-related 2D material (GR2M)";
— expansion of defined terms to include "enhanced", "modified", "enabled" and "based", and derivatives
thereof;
— indication that use of some terms are deprecated.
A list of all parts in the ISO 80004 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
ISO/TS 80004-13:2024(en)
Introduction
Over the last decade, huge interest has arisen in graphene, both scientifically and commercially, due to the
many exceptional properties associated with this material, such as the electrical and thermal conductivity.
More recently, other materials with a structure similar to that of graphene have also shown promising
properties, including:
a) monolayer and few-layer versions of hexagonal boron nitride (hBN);
b) transition metal dichalcogenides such as molybdenum disulphide (MoS ) and tungsten diselenide (WSe );
2 2
c) silicene and germanene;
d) layered assemblies of mixtures of these materials.
These materials have their thickness constrained within the nanoscale or smaller and consist of between
one and several layers. These materials are thus termed two-dimensional (2D) materials as they have one
dimension at the nanoscale or smaller, with the other two dimensions generally at scales larger than the
nanoscale. A layered material consists of 2D layers weakly stacked or bound to form three-dimensional
structures. Examples of 2D materials and the different stacking configurations in graphene are shown in
Figure 1. 2D materials are not necessarily topographically flat in reality and can have a buckled structure.
They can also form aggregates and agglomerates which can have different morphologies. 2D materials are
an important subset of nanomaterials.
graphene hBN graphane perfluoro- MoS WSe
2 2
graphane
a) Examples of different 2D materials consisting of different elements and structures, as shown by
the different coloured orbs and top-down and side views
v
ISO/TS 80004-13:2024(en)
b) Bernal stacked bilayer graphene (3.1.2.7) c) Turbostratic bilayer or twisted bilayer
graphene with relative stacking angle (θ)(3.1.2.8)
ABA trilayer ABC trilayer
d) Bernal stacked (AB) (3.4.1.12) tri-layer graphene (3.1.2.10) and rhombohedral (ABC) (3.4.1.13)
stacked tri-layer graphene (3.1.2.10)
Figure 1 — Examples of 2D materials and the different stacking configurations in graphene layers
It is important to standardize the terminology for graphene, graphene-related and other 2D materials at the
international level, as the number of publications, patents and organizations is increasing rapidly. Thus, these
materials need an associated vocabulary as they become commercialized and sold throughout the world.
The document contains general terms related to 2D materials, those related to graphene, and those related
to other 2D materials. It provides terms related to commonly used methods for producing and characterising
2D materials along, with terms related to 2D materials characteristics. It also includes performance
related terms, such as “-enhanced” and “-enabled”, and those related to composition, such as “-based” and
“-modified”, as shown in Figure 2.
Figure 2 — General terms to describe 2D materials split into performance and composition
related terms
This document belongs to a multi-part vocabulary, covering the different aspects of nanotechnologies. It
builds upon ISO 80004-1, ISO/TS 80004-3 and ISO/TS 80004-6, and uses existing definitions where possible.
vi
Technical Specification ISO/TS 80004-13:2024(en)
Nanotechnologies — Vocabulary —
Part 13:
Graphene and other two-dimensional (2D) materials
1 Scope
This document defines terms for graphene, graphene-related two-dimensional (2D) materials and other 2D
materials. It includes related terms for production methods, properties and characterization.
It is intended to facilitate communication between organizations and individuals in research, industry and
other interested parties and those who interact with them.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at http:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1 Terms related to materials
3.1.1 General terms related to graphene and other 2D materials
3.1.1.1
two-dimensional material
2D material
material, consisting of one or several layers (3.1.1.8) with the atoms in each layer strongly bonded to
neighbouring atoms in the same layer, which has one dimension, its thickness, in the nanoscale or smaller
and the other two dimensions generally at larger scales
Note 1 to entry: The number of layers when a two-dimensional material becomes a bulk material varies depending on
both the material being measured and its properties. In the case of graphene layers (3.1.2.1), it is a two-dimensional
[10]
material of up to 10 layers thick for electrical measurements, beyond which the electrical properties of the material
are not distinct from those for the bulk [also known as graphite (3.1.2.2)].
Note 2 to entry: Interlayer bonding is distinct from and weaker than intralayer bonding.
Note 3 to entry: Each layer can contain more than one element.
Note 4 to entry: A two-dimensional material can be a nanoplate (3.1.1.5).
ISO/TS 80004-13:2024(en)
3.1.1.2
graphene-related 2D material
GR2M
DEPRECATED: graphene-based material, graphene-material
carbon-based two-dimensional material (3.1.1.1) consisting of one to 10 layers (3.1.1.8), including graphene
(3.1.2.1), graphene oxide (3.1.2.15), reduced graphene oxide (3.1.2.16), and functionaliz
...
Spécification
technique
ISO/TS 80004-13
Deuxième édition
Nanotechnologies — Vocabulaire —
2024-09
Partie 13:
Graphène et autres matériaux
bidimensionnels (2D)
Nanotechnologies — Vocabulary —
Part 13: Graphene and other two-dimensional (2D) materials
Numéro de référence
ISO/TS 80004-13:2024(fr) © ISO 2024
ISO/TS 80004-13:2024(fr)
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© ISO 2024
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
ISO/TS 80004-13:2024(fr)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
3.1 Termes relatifs aux matériaux .1
3.1.1 Termes généraux relatifs au graphène et à d’autres matériaux bidimensionnels .1
3.1.2 Termes relatifs aux matériaux bidimensionnels similaires au graphène .5
3.1.3 Termes relatifs à d’autres matériaux bidimensionnels .8
3.2 Termes relatifs à des méthodes de production de matériaux bidimensionnels .9
3.2.1 Production de graphène et de matériaux bidimensionnels similaires.9
3.2.2 Production de nanorubans . 13
3.3 Termes relatifs aux méthodes de caractérisation de matériaux bidimensionnels .14
3.3.1 Méthodes de caractérisation structurelle .14
3.3.2 Méthodes de caractérisation chimique .16
3.3.3 Méthodes de caractérisation électrique .17
3.4 Termes relatifs aux caractéristiques des matériaux bidimensionnels .19
3.4.1 Caractéristiques et termes relatifs aux propriétés structurelles et
dimensionnelles des matériaux bidimensionnels .19
3.4.2 Caractéristiques et termes relatifs aux propriétés chimiques des matériaux
bidimensionnels .21
3.4.3 Caractéristiques et termes relatifs aux propriétés électriques et optiques des
matériaux bidimensionnels . 22
4 Symboles et termes abrégés .23
Bibliographie .25
Index .26
iii
ISO/TS 80004-13:2024(fr)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) et l’IEC (Commission électrotechnique internationale)
forment le système spécialisé de la normalisation mondiale. Les organismes nationaux membres de l’ISO ou
de l’IEC participent au développement de Normes internationales par l’intermédiaire des comités techniques
créés par l’organisation concernée afin de s’occuper des domaines particuliers de l’activité technique.
Les comités techniques de l’ISO et de l’IEC collaborent dans des domaines d’intérêt commun. D’autres
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO et l’IEC,
participent également aux travaux.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont décrites
dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents critères
d’approbation requis pour les différents types de documents. Le présent document a été rédigé conformément
aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.iso.org/directives ou
www.iec.ch/members_experts/refdocs).
L’ISO et l’IEC attirent l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner
l’utilisation d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO et l’IEC ne prennent pas position quant à la preuve, à la validité
et à l’applicabilité de tout droit de propriété revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent
document, l’ISO et l’IEC n’avaient pas reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires
à sa mise en application. Toutefois, il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent
document que des informations plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de
brevets, disponible à l’adresse www.iso.org/brevets et https://patents.iec.ch. L’ISO et l’IEC ne sauraient être
tenues pour responsables de ne pas avoir identifié tout ou partie de tels droits de propriété.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de
l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/iso/avant-propos. Pour l’IEC, voir www.iec.ch/understanding-standards.
Le présent document a été élaboré conjointement par le comité technique ISO/TC 229, Nanotechnologies,
et le comité technique IEC/TC 113, Nanotechnologies relatives aux appareils et systèmes électrotechnologiques,
et en collaboration avec le comité technique CEN/TC 352, Nanotechnologie du Comité européen de
normalisation (CEN), conformément à l’Accord de coopération technique entre l’ISO et le CEN (Accord de
Vienne). Le projet a été soumis au vote des organismes nationaux de l’ISO et de l’IEC.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO/TS 80004-13:2017), qui a fait l’objet
d’une révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes :
— ajout du terme « matériau bidimensionnel similaire au graphène (GR2M) » ;
— extension des termes définis pour inclure « renforcé », « modifié », « facilité » et « à base de », ainsi que
leurs dérivés ;
— indication de l’utilisation déconseillée de certains termes.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 80004 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
iv
ISO/TS 80004-13:2024(fr)
Introduction
Au cours des dix dernières années, le graphène a suscité un intérêt considérable, aussi bien sur le plan
scientifique que commercial, grâce aux nombreuses propriétés exceptionnelles qui lui sont associées,
telles que la conductivité électrique et thermique. Plus récemment, d’autres matériaux disposant d’une
structure similaire à celle du graphène ont également montré des propriétés prometteuses, y compris :
a) les versions monocouches et à quelques couches du nitrure de bore hexagonal (h-BN) ;
b) les dichalcogénures de métaux de transition tels que le disulfure de molybdène (MoS ) et le diséléniure
de tungstène (WSe ) ;
c) le silicène et le germanène ;
d) les assemblages en couches de mélanges de ces matériaux.
L’épaisseur de ces matériaux est à l’échelle nanométrique ou inférieure et ils sont constitués d’une ou
plusieurs couches. Ces matériaux sont par conséquent appelés matériaux bidimensionnels (2D) étant
donné qu’une de leurs dimensions est à l’échelle nanométrique ou inférieure, tandis que les deux autres
dimensions sont généralement à des échelles plus grandes. Un matériau à couches est constitué de couches
bidimensionnelles empilées et faiblement liées ensemble pour former des structures tridimensionnelles. La
Figure 1 montre des exemples de matériaux bidimensionnels et les différentes configurations d’empilement
du graphène. En réalité, les matériaux bidimensionnels ne sont pas nécessairement plats du point de vue
topographique et peuvent avoir une structure courbée. Ils peuvent également former des agrégats et des
agglomérats susceptibles d’avoir des morphologies différentes. Les matériaux bidimensionnels constituent
un sous-ensemble important des nanomatériaux.
graphène h-BN graphane perfluorogra- MoS WSe
2 2
phane
a) Exemples de différents matériaux bidimensionnels constitués d’éléments et de structures
différents, représentés par des sphères colorées et des vues de dessus et en coupe
v
ISO/TS 80004-13:2024(fr)
b) Graphène bicouche en empilement de Bernal c) Graphène bicouche turbostratique ou bicouche
(3.1.2.7) désaxé avec un angle d’empilement relatif (θ)
(3.1.2.8)
Tricouche ABA Tricouche ABC
d) Graphène tricouche (3.1.2.10) en empilement Bernal (AB) (3.4.1.12)
et graphène tricouche (3.1.2.10) en empilement rhomboédrique (ABC) (3.4.1.13)
Figure 1 — Exemples de matériaux bidimensionnels et des différentes configurations d’empilement
en couches de graphène
Il est important de normaliser au niveau international la terminologie pour le graphène, les matériaux
similaires et les autres matériaux bidimensionnels, étant donné que le nombre de publications, de brevets
et d’organisations ne cesse d’augmenter. Par conséquent, la commercialisation et la vente de ces matériaux
dans le monde entier demandent un vocabulaire associé.
Le document contient des termes généraux relatifs aux matériaux bidimensionnels, au graphène et à d’autres
matériaux bidimensionnels. Il fournit des termes relatifs aux méthodes couramment utilisées pour produire
et caractériser les matériaux bidimensionnels, ainsi que des termes relatifs aux caractéristiques des
matériaux bidimensionnels. Il comprend également des termes relatifs à la performance, tels que « renforcé
en/au/à » et « facilité par », ainsi que des termes relatifs à la composition, tels que « à base de » et « modifié
au/par », comme représenté à la Figure 2.
Figure 2 — Termes généraux permettant de décrire les matériaux bidimensionnels,
divisés en deux catégories : termes relatifs à la performance et à la composition
vi
ISO/TS 80004-13:2024(fr)
Le présent document fait partie d’un vocabulaire constitué de plusieurs parties et traitant des différents
aspects des nanotechnologies. Il s’appuie sur les normes ISO 80004-1, ISO/TS 80004-3 et ISO/TS 80004-6 et
utilise des définitions existantes dans la mesure du possible.
vii
Spécification technique ISO/TS 80004-13:2024(fr)
Nanotechnologies — Vocabulaire —
Partie 13:
Graphène et autres matériaux bidimensionnels (2D)
1 Domaine d’application
Le présent document définit les termes relatifs au graphène, aux matériaux bidimensionnels (2D) connexes
et aux autres matériaux 2D. Il inclut des termes liés aux méthodes de production, aux propriétés et à leur
caractérisation.
Le présent document est destiné à faciliter la communication entre différents organismes et membres de
la recherche, de l’industrie, d’autres parties intéressées, et leurs interlocuteurs.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes :
— ISO Online browsing platform : disponible à l’adresse http:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia : disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/
3.1 Termes relatifs aux matériaux
3.1.1 Termes généraux relatifs au graphène e
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.