Graphenes flerfarvede sommerfugle

Kombination af sort og hvid grafen kan ændre de elektroniske egenskaber af de enatom tykke materialer, Det har forskere fra University of Manchester fundet.

Skriver ind Naturfysik , et stort internationalt team ledet af Dr. Artem Mishchenko og Sir Andre Geim fra University of Manchester viser, at de elektroniske egenskaber ved grafen ændrer sig dramatisk, hvis grafen placeres oven på bornitrid, også kendt som 'hvid grafit'.

En af de største udfordringer ved brug af grafen i elektronikapplikationer er fraværet af et båndgab, hvilket i bund og grund betyder, at grafens elektriske ledningsevne ikke kan slukkes helt. Uanset hvad forskere hidtil har forsøgt at gøre med materialet, den forblev stærkt elektrisk ledende.

En ny retning, der for nylig er dukket op i grafenforskningen, er at forsøge at ændre grafenens elektroniske egenskaber ved at kombinere det med andre lignende materialer i flerlagsstabler. Dette skaber et ekstra landskab for elektroner, der bevæger sig gennem grafen og, derfor, dets elektroniske egenskaber kan ændre sig stærkt.

Forskere fra University of Manchester har brugt kapacitansmålinger til at undersøge disse ændringer. De fandt ud af, at dette i kombination med et magnetfelt skaber mange kopier af det originale grafenspektrum. Dette fænomen er kendt som Hofstadter-sommerfuglen, men det er første gang, at veludviklede replikaspektre er blevet observeret.

Forskerne fandt et væld af uventet fysik i dette nye system. For eksempel, Hofstadter -sommerfuglene viste sig at være stærkt forvanskede, meget anderledes end de teoretiske forudsigelser. Dette sker, fordi elektroner ikke kun mærker landskabet, men også hinanden, som modificerer sommerfuglen.

Et andet fænomen, som Manchester-avisen rapporterer, er, at grafen begynder at opføre sig ved meget lave temperaturer som en lille ferromagnet. Som regel, jo højere magnetfelt, jo mere magnetisk bliver grafen. Hofstadter-sommerfuglen i Manchesters kondensatorer fører til en uventet oscillerende adfærd af ferromagnetismen. Når nye replikaspektre dukker op og forsvinder, det samme gør ferromagnetismen.

Dr. Mishchenko sagde:"Det er virkelig et nyt flot elektronisk system, der både ligner og adskiller sig fra grafen. Vi forventer mange flere overraskelser. Lad os først forstå, hvad det er, og så begynder vi at tale om mulige anvendelser."