Støjen om grafen

(PhysOrg.com) - I sidste uges meddelelse om Nobelprisen i fysik, Det kongelige svenske videnskabsakademi roste grafens "enestående egenskaber, der stammer fra kvantefysikkens bemærkelsesværdige verden." Hvis det ikke var varmt nok før, dette atomisk tynde lag af kulstof er nu officielt i det globale søgelys.

Løftet om grafen ligger i enkelheden i dets struktur - et 'hønsetråd' gitter af carbonatomer, der kun er et lag tykt. Dette ark begrænser elektroner i én dimension, tvinger dem til at køre på tværs af et fly. En sådan kvanteindeslutning resulterer i stjernernes elektroniske, mekaniske og optiske egenskaber langt ud over, hvad silicium og andre traditionelle halvledermaterialer tilbyder. Hvad mere er, hvis grafens elektroner var begrænset i to dimensioner, som i et nanoribbon, det kunne i høj grad gavne logiske switch -enheder - grundlaget for beregningsenheder i nutidens computerchips.

Nu, Berkeley Labs materialeforsker Yuegang Zhang og kolleger ved University of California, Los Angeles bevæger sig mod mere effektive enheder ved at studere 'støj' i sådanne grafen-nanoribbons-endimensionelle strimler af grafen med nanometer-skala bredder.

“Atomisk tynde grafen-nanoribbons har givet os en glimrende platform til at afsløre den stærke sammenhæng mellem konduktansudsving og de kvantiserede elektroniske strukturer i kvasi-endimensionale systemer, ”Siger Zhang, en medarbejder i Uorganic Nanostructures Facility at the Molecular Foundry. "Denne metode burde have meget bredere anvendelse til at forstå kvantetransportfænomener i andre nanoelektroniske eller molekylære enheder."

Zhang og kolleger rapporterede tidligere om måder at fremstille film af grafen på (www.physorg.com/news189954890.html) og afsløre lavfrekvente signal-støj-forhold for grafen-enheder på et silicasubstrat (www.physorg.com/news200314797.html ).

I den aktuelle undersøgelse, holdet lavede grafen-nanoribbons ved hjælp af en nanotrådmaskebaseret fremstillingsteknik. Ved at måle konduktansudsvinget, eller 'støj' af elektroner i grafen nanobånd, forskerne undersøgte direkte effekten af ​​kvanteindeslutning i disse strukturer. Deres resultater kortlægger den elektroniske båndstruktur af disse grafen nanobånd ved hjælp af en robust elektrisk sonderingsmetode. Denne metode kan yderligere anvendes på en bred vifte af nanoskala materialer, herunder grafen-baserede elektroniske enheder.

"Det overrasker os at observere en så klar sammenhæng mellem støjen og båndstrukturen af ​​disse grafen nanomaterialer, ”Siger hovedforfatter Guangyu Xu, fysiker ved University of California, Los Angeles. "Dette arbejde tilføjer stærk støtte til den quasi-en-dimensionelle underbåndsdannelse i grafen-nanoribbons, hvor vores metode viser sig at være meget mere robust end konduktansmåling. ”

Et papir med rapport om denne forskning med titlen, "Forbedret konduktansudsving ved kvanteindeslutningseffekt i grafen -nanoribbons, ”Vises i Nano bogstaver og er tilgængelig for abonnenter online. Carlos Torres var medforfatter af avisen sammen med Zhang og Xu, Jr., Emil sang, Jianshi Tang, Jingwei Bai, Xiangfeng Duan og Kang L. Wang.

Dele af dette arbejde på Molecular Foundry blev støttet af DOE's Office of Science.