At være foran kurven med 3-D buet grafen

Et team af forskere har forstærket 3D-grafens elektriske egenskaber ved at kontrollere dets krumning.

"Vores forskning viste bevarelsen og nedbrydningen af ​​den ultralavt dissipative transport af Dirac-elektroner på den 3-D buede overflade for første gang, " sagde Yoichi Tanabe, ledende forfatter af undersøgelsen.

Grafen er et 2-D atomlagsmateriale, formet som honningkager, som besidder fremragende elektrisk, kemisk, termisk, og mekaniske egenskaber til en bred vifte af applikationer såsom halvledere, elektriske batterier, og kompositter.

Grafenark stablet sammen danner grafit, som udgør blyet i vores blyanter. Imidlertid, at pakke grafen tæt sammen betyder, at det mister sine 2-D elektroniske egenskaber.

En måde at overvinde dette på er at adskille grafenpladerne med luftfyldte porer - som en svamp - på nanometerskalaen og gøre det til en tredimensionel struktur. Dette forstærker grafens egenskaber til praktiske formål.

Men det er ikke uden udfordringer; at konvertere 2-D-grafen til 3-D-grafen introducerer krystaldefekter og en lang række andre problemer, der får det til at miste sine ønskelige egenskaber. Man ved kun lidt om, hvordan den buede overflade forringer grafenens elektriske transportegenskaber, og om dette er årsagen til, at grafen mister sine Dirac-fermioner.

Forskerholdet søgte at undersøge dette ved at tage en enkelt, 2-D grafen ark og folde det til en 3-D struktur med en bikontinuerlig og åben porøs struktur.

Strukturen, med en krumningsradius ned til 25-50 nanometer, bibeholdt de grundlæggende elektroniske egenskaber af 2-D grafenbrønd. I mellemtiden bevægelsen af ​​elektroner på den 3-D-krumning forbedrede elektronspredning, der var opstået fra de iboende krumningseffekter. Faktisk, krumning i nanoskala giver en ny grad af frihed til at manipulere grafens elektroniske adfærd for de nye og unikke elektriske egenskaber af 3-D grafen.