Ny metode til karakterisering af grafen

Forskere har udviklet en ny metode til karakterisering af grafens egenskaber uden at anvende forstyrrende elektriske kontakter, giver dem mulighed for at undersøge både resistens og kvantekapacitans af grafen og andre todimensionelle materialer. Forskere fra Swiss Nanoscience Institute og University of Basel's Department of Physics rapporterede deres resultater i tidsskriftet Physical Review Applied.

Grafen består af et enkelt lag carbonatomer. Det er gennemsigtigt, hårdere end diamant og stærkere end stål, alligevel fleksibel, og en betydeligt bedre leder af elektricitet end kobber. Siden grafen først blev isoleret i 2004, forskere over hele verden har undersøgt dets egenskaber og de mulige anvendelser af det ultratynde materiale. Andre todimensionelle materialer med tilsvarende lovende anvendelsesområder findes også; imidlertid, der er foretaget lidt forskning i deres elektroniske strukturer.

Intet behov for elektriske kontakter

Elektriske kontakter bruges normalt til at karakterisere de elektroniske egenskaber ved grafen og andre todimensionelle materialer. Imidlertid, disse kan ændre materialernes egenskaber betydeligt. Professor Christian Schönenbergers team fra Swiss Nanoscience Institute og University of Basel's Department of Physics har nu udviklet en ny metode til at undersøge disse egenskaber uden at anvende kontakter.

At gøre dette, forskerne indlejrede grafen i isolatoren bornitrid, placerede den på en superleder og koblede den med en mikrobølge resonator. Både den elektriske modstand og kvantkapacitansen af ​​grafen påvirker resonatorens kvalitetsfaktor og resonansfrekvens. Selvom disse signaler er meget svage, de kan fanges ved hjælp af superledende resonatorer.

Ved at sammenligne mikrobølgeegenskaberne for resonatorer med og uden indkapslet grafen, forskerne kan bestemme både den elektriske modstand og kvantekapacitans. "Disse parametre er vigtige i bestemmelsen af ​​grafens nøjagtige egenskaber og i identifikationen af ​​begrænsende faktorer for dets anvendelse, "forklarer Simon Zihlmann, en ph.d. -studerende i Schönenbergers gruppe.

Også velegnet til andre todimensionelle materialer

Det bornitridindkapslede grafen tjente som et prototypemateriale under metodens udvikling. Grafen integreret i andre materialer kan undersøges på samme måde. Ud over, andre todimensionelle materialer kan også karakteriseres uden brug af elektriske kontakter; for eksempel, halvleder molybdendisulfid, som har applikationer i solceller og optik.