Graphenes kvantespring tager elektronikken et skridt nærmere

(PhysOrg.com) -- Skrivning i tidsskriftet Naturfysik , akademikerne, som opdagede verdens tyndeste materiale ved University of Manchester i 2004, har afsløret mere om dets elektroniske egenskaber.

Forskningsinstitutter og universiteter rundt om i verden ser allerede på måder at bygge enheder som f.eks. touch-skærme, ultrahurtige transistorer og fotodetektorer.

Nu lover forskningen fra skaberne af materialet at fremskynde den forskning, og potentielt åbne for utallige flere elektroniske muligheder.

Forskerne, fra universiteterne i Manchester, Madrid og Moskva, har studeret i detaljer effekten af ​​interaktioner mellem elektroner på grafens elektroniske egenskaber.

De bruger grafenanordninger af ekstrem høj kvalitet, som er fremstillet ved at suspendere plader af grafen i et vakuum.

På denne måde kunne de fleste af de uønskede spredningsmekanismer for elektroner i grafen elimineres, således at effekten af ​​elektron-på-elektron interaktion øges.

Dette er den første effekt af sin art, hvor interaktionerne mellem elektroner i grafen tydeligt kunne ses.

Årsagen til sådanne unikke elektroniske egenskaber er, at elektronerne i dette materiale er meget forskellige fra dem i andre metaller. De efterligner masseløse relativistiske partikler - såsom fotoner.

På grund af sådanne egenskaber kaldes grafen undertiden 'CERN på et skrivebord' - som refererer til Large Hadron Collider i Schweiz. Dette er blot en af ​​grundene til, at de elektroniske egenskaber er særligt spændende og ofte giver overraskelser.

Professor Geim og professor Novoselovs banebrydende arbejde gav dem Nobelprisen i fysik i 2010 for "banebrydende eksperimenter vedrørende det todimensionelle materiale grafen".

Parret, som har arbejdet sammen i mere end ti år siden professor Novoselov var professor Geims ph.d.-studerende, bruges til at afsætte hver fredag ​​aften til 'out of the box'-eksperimenter, der ikke er direkte knyttet til deres vigtigste forskningsemner.

En fredag, de brugte Scotch-tape til at fjerne kulstoflag fra et stykke grafit, og blev efterladt med et enkelt atom tykt, todimensionel film af kulstof – grafen.

Grafen er et nyt todimensionelt materiale, der kan ses som et monolag af kulstofatomer arrangeret i et sekskantet gitter.

Det besidder en række unikke egenskaber, såsom ekstrem høj elektron- og termisk ledningsevne på grund af meget høje elektronhastigheder og høj kvalitet af krystallerne, samt mekanisk styrke.

Professor Novoselov sagde:"Selvom den spændende fysik, som vi har fundet i dette særlige eksperiment, kan have en øjeblikkelig implementering i praktiske elektroniske enheder, den yderligere forståelse af de elektroniske egenskaber af dette materiale vil bringe os et skridt tættere på udviklingen af ​​grafenelektronik."

Professor Geim tilføjede:"Fremskridtet har været muligt på grund af kvantespring i forbedring af prøvekvaliteten, som kunne produceres på University of Manchester."