Grafenforskere laver en lagkage med atompræcision

Grafen og tilhørende et-atom-tykke krystaller giver mulighed for en lang række nye materialer og enheder ved at stable individuelle atomlag oven på hinanden, viser ny forskning fra University of Manchester.

I en rapport offentliggjort i Naturfysik , en gruppe ledet Dr. Leonid Ponomarenko og nobelprisvinderen Professor Andre Geim har samlet individuelle atomlag oven på hinanden i en ønsket rækkefølge.

Holdet brugte individuelle et-atom-tykke krystaller til at konstruere en flerlagskage, der fungerer som en nanoskala elektrisk transformer.

grafen, isoleret for første gang på University of Manchester i 2004, har potentialet til at revolutionere forskellige applikationer fra smartphones og ultrahurtigt bredbånd til medicinlevering og computerchips.

Det har potentiale til at erstatte eksisterende materialer, såsom silicium, men Manchester-forskerne mener, at det virkelig kan finde sin plads med nye enheder og materialer, der endnu ikke er opfundet.

I transformatoren i nanoskala, elektroner, der bevæger sig i et metallisk lag, trækker elektroner i det andet metalliske lag ved at bruge deres lokale elektriske felter. For at operere efter dette princip, de metalliske lag skal isoleres elektrisk fra hinanden, men adskilles ikke med mere end et par interatomare afstande, et kæmpe spring fra de eksisterende nanoteknologier.

Disse nye strukturer kunne bane vejen for en ny række komplekse og detaljerede elektroniske og fotoniske enheder, som intet andet eksisterende materiale kunne fremstille, som omfatter forskellige nye arkitekturer til transistorer og detektorer.

Forskerne brugte grafen som et et-atom-tykt ledende plan, mens kun fire atomlag af bornitrid tjente som en elektrisk isolator.

Forskerne startede med at udvinde individuelle atomare fly fra bulk grafit og bornitrid ved at bruge den samme teknik, som førte til Nobelprisen for grafen, et enkelt atomart kulstoflag. Derefter, de brugte avanceret nanoteknologi til mekanisk at samle krystallitterne én efter én, i en lego stil, til en krystal med den ønskede rækkefølge af fly.

Nano-transformatoren blev samlet af Dr. Roman Gorbatjov, fra University of Manchester, der beskrev de nødvendige færdigheder. Han sagde:"Hver russer og mange i Vesten kender fortællingen om Clockwork Steel Flea.

"Den kunne kun ses gennem det kraftigste mikroskop, men den dansede stadig og havde endda små hestesko. Vores Lego på atomare skala er måske det næste skridt i håndværket".

Professor Geim tilføjede:"Værket beviser, at komplekse enheder med forskellige funktionaliteter kan konstrueres plan for plan med atomær præcision.

"Der er et helt bibliotek af atomisk tynde materialer. Ved at kombinere dem, det er muligt at skabe primært nye materialer, der ikke findes i naturen. Denne vej lover at blive endnu mere spændende end selve grafen."