Forskere har fremstillet to typer trelagsgrafen med forskellige elektriske egenskaber

Forskere i Japan har fundet en måde at danne to materialer på, hver lavet af tre lag grafen. Hvert materiales grafen er stablet forskelligt og har unikke elektriske egenskaber. Deres arbejde har betydning for udviklingen af ​​nye elektroniske enheder, såsom fotosensorer, der omdanner lys til elektrisk energi.

I 2004 to videnskabsmænd indså, at de havde isoleret et enkelt lag kulstofatomer på tape, der blev brugt til at rense en grafitkrystal. Siden da, grafen har fanget forskeres fantasi på grund af dets fascinerende egenskaber. Det er 200 gange stærkere end stål, er meget fleksibel, og det er en fremragende leder af elektricitet.

Grafens carbonatomer er arrangeret i sekskanter, danner et honeycomb-lignende gitter. At placere et lag grafen oven på et andet fører til dannelsen af ​​tolags grafen. Lagene kan arrangeres i en af ​​to positioner:centrene af kulstofsekskanterne i hvert lag kan organiseres umiddelbart over hinanden, kaldet AA-stabling, eller de kan forskydes fremad, så et sekskantcenter i et lag er over et carbonatom under det, kaldet AB-stabling. AB-stabling af to lag grafen fører til dannelsen af ​​et materiale med halvledende egenskaber ved at påføre et eksternt elektrisk felt.

Det har vist sig svært at stable tre lag grafen med vilje. Men at gøre det kan hjælpe forskere med at studere, hvordan de fysiske egenskaber af trelagsmaterialer ændrer sig baseret på stablingsorientering. Dette kan føre til udviklingen af ​​nye elektriske enheder. Forskere ved Japans Tohoku Universitet og Nagoya Universitet har nu fremstillet to forskellige typer trelagsgrafen med forskellige elektriske egenskaber.

De opvarmede siliciumcarbid ved hjælp af en af ​​to metoder. I et eksperiment, siliciumcarbid blev opvarmet til 1, 510°C under argon under tryk. I en anden, den blev opvarmet til 1, 300°C i højvakuum. Begge materialer blev derefter sprøjtet med hydrogengas, hvori bindingerne blev brudt til dannelse af enkelte brintatomer. Der blev derefter dannet to typer trelagsgrafen. Siliciumcarbidet opvarmet under tryksat argon dannet til ABA-stablet grafen, hvor sekskanterne af det øverste og nederste lag var nøjagtigt justeret, mens det midterste lag var lidt forskudt. Siliciumcarbidet opvarmet i et vakuum udviklede sig til ABC-stablet grafen, hvor hvert lag var lidt forskudt foran det under det.

Forskerne undersøgte derefter de fysiske egenskaber af hvert materiale og fandt ud af, at deres elektroner opførte sig forskelligt. ABA-grafen var en fremragende elektrisk leder, ligner monolagsgrafen. ABC grafen, på den anden side, virker mere som AB-grafen, idet det havde halvlederegenskaber.

"Den nuværende succes med selektiv fremstilling af ABA og ABC trelagsgrafen ville udvide muligheden for grafenbaserede nanoelektroniske enheder med variable lagnumre og stablingssekvenser, " konkluderer forskerne i deres undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet NPG Asia materialer .