Leder du efter kritisk adfærd i grafen

(PhysOrg.com) - "Et af de håb, folk har for grafen, er i elektroniske enheder. Det ses som en mulig erstatning for silicium, på grund af dens unikke egenskaber, ”Fortæller Herb Fertig PhysOrg.com . Graphen opfører sig godt, og det er let at afkøle, hvilket gør den ideel til brug i elektroniske enheder, der konstant krymper i størrelse. Imidlertid, forskere har endnu ikke forstået nogle af grafens egenskaber, herunder hvordan man styrer elektronstrømmen. "I silicium, "Fertig fortsætter, "der er et energigab, der kan udnyttes til at manipulere elektronstrømmen. Graphen er en god leder, men det er mindre klart, hvordan man styrer elektronerne. "

I et forsøg på bedre at forstå nogle af grafens egenskaber, Fertig, professor ved Indiana University, arbejdede sammen med Jianhui Wang, studerende ved Indiana University, og professor Ganpathy Murthy ved University of Kentucky, at udvikle en analytisk beregning, der kunne kaste lys over den måde, grafen opfører sig på. Deres arbejde vises i Fysisk gennemgangsbreve :"Kritisk adfærd i grafen med Coulomb -interaktioner."

"Under faseovergange i de fleste systemer er der et punkt kendt som kritikalitet, hvor du har en mærkelig tilstand, hvor der er forskellige længdeskalaer på samme tid. Dette gælder i ethvert system på et kritisk tidspunkt, ”Siger Fertig. I grafen, selvom, beregninger viser, at denne tilstand skal være til stede uden behov for at justere parametre til et særligt punkt. Det skal bare naturligt være til stede på grund af interaktioner. Indtil nu, det har været svært at opdage denne effekt. De fleste modeller for grafenadfærd, Fertig siger, ignorere interaktioner mellem elektroner. "Det er et stort mysterium, fordi estimater viser, at elektroninteraktioner kan være vigtige i grafen, og at den potentielle energi skal være stor, men du ser ikke virkningerne. ”

Fertig og hans kolleger håber, at det at kunne måle kritisk adfærd i grafen kan hjælpe forskere med at løse nogle af mysterierne om grafen. ”Vores beregning viser, at hvis du finder det rigtige at se på, du kan se denne særlige kritiske tilstand, hvor grafen virker, som om det er i en faseovergang, ”Forklarer han. Beregningerne udført af Fertig, Wang og Murthy antyder, at omhyggelige målinger af elektrontætheden omkring urenheder i grafen kan føre til observation af denne kritiske adfærd.

"Du kan ikke undgå urenheder i grafen, ”Forklarer Fertig. ”De kommer altid derind. Elektroner reagerer på sådanne urenheder. Hvis du ser på afgiftsfordelingen omkring en, det skal afspejle den kritiske adfærd. Dette burde være muligt ved hjælp af scanningsmikroskopi. ”

Scanningsmikroskopi er blevet brugt til at se på nanostrukturer, og har endda set urenheder. Imidlertid, disse bestræbelser har ikke været i tilstrækkelig høj opløsning. Fertig påpeger, selvom, at der er nogle mikroskoper, der bruger høj nok opløsning; de har bare ikke været brugt til at studere urenhedstilstande i grafen. "Så vidt jeg ved, " han siger, »Der er ingen grundlæggende årsag til, at dette ikke kan lade sig gøre. Det handler om at skabe forbindelser og sætte stykkerne sammen. ”

Fertig mener, at hvis forskere faktisk kunne observere kritisk adfærd i grafen, det kan besvare nogle spørgsmål om materialet. "Hvis vi kunne se tegn på interaktioner i grafen, og bedre forstå, hvorfor de hidtil har været svære at opdage, det kunne åbne nye muligheder for at kontrollere grafens elektroniske egenskaber. ” Dette kan betyde, at bestræbelser på at erstatte silicium med grafen kan være et skridt nærmere.

"Dette er kun en mulighed, ”Fertig advarer, “Og det ville være langt væk. Men hvis vi kunne forstå, hvorfor interaktioner i grafen ikke virker, som vi tror, ​​de burde, det kan være nyttigt at udvikle applikationer til grafen i fremtiden. ”

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alle rettigheder forbeholdes. Dette materiale må ikke offentliggøres, udsende, omskrevet eller omfordelt helt eller delvist uden udtrykkelig skriftlig tilladelse fra PhysOrg.com.