Grafeeni yllättää jälleen

Erinomaisista ominaisuuksistaan huolimatta grafeeni ei ole oikein kotiutunut kaupallisiin ja teollisuuden tuotteisiin ja prosesseihin. Esteenä on ollut seostukseen liittyvät haasteet.

Nyt Brookhaven Labin tutkijoiden johdolla on kehitetty yksinkertainen ja tehokas menetelmä luoda räätälöityä ja tehokasta grafeenia: kerrostamalla se tavallisen lasin päälle. Tämä skaalautuva ja edullinen prosessi auttaa tasoittamaan tietä uuden luokan mikroelektroniikan ja optoelektroniikan laitteille - kaikkea tehokkaista aurinkokennoista kosketusnäyttöihin.

Tutkijat rakensivat koerakenteita yleisestä natronkalkkilasista (SLG) tehdylle alustalle. Odottamaton käänne tutkimuksessa oli, että lasin natriumatomeilla oli vahva vaikutus grafeenin elektronisiin ominaisuuksiin.

Tässäkin työssä oli tarkoitus tutkia syvemmin grafeenin seostusta mutta grafeeni olikin heti lasille liitettynä optimaalisesti seostunut lisäämättä siihen yhtään ylimääräisiä kemikaaleja.

Tutkijoiden yllätykseksi grafeeni ja CIGS-kerrokset muodostivat hyvän aurinkokennoliitoksen. Lisäksi vaikutus säilyi vahvana, vaikka rakenteita altistettiin ilmalle useiden viikkojen ajan - selkeä parannus kilpaileviin tekniikoihin verrattuna.

Yleisesti uskotaan, että elektronit voivat liikkua grafeenissa ballistisesti, kuten luodit tai biljardipallot siroten vain grafeenin rajoista tai muista virheistä.

Todellisuus ei ole aivan niin yksinkertainen, ovat nyt Manchesterin tutkijat Sir Andre Geimin johtama yhdessä italialaisten professori Marco Polinin johtamien tutkijoiden kanssa havainneet.

Tutkijat havaitsivat, että sähkövirta grafeenissa ei virtaa pitkin sähkökenttää, kuten muissa materiaaleissa, vaan kulkee taaksepäin muodostaen pyörrevirtauksia. Tällainen käyttäytyminen on tuttua nesteissä mutta outo grafeenissa. Tutkijat yllätti, se että elektronineste voi olla grafeenissa jopa sata kertaa viskoosimpi kuin hunaja.

Tieteellisesti läpimurto on tärkeä yritettäessä ymmärtää, miten materiaalit toimivat yhä pienempinä kokoina, koska tällaiset pyörteet esiintyvät todennäköisemmin mikro- ja nanomittakaavoissa.

Havainto kyseenalaistaa myös nykyisen ymmärryksemme fysiikasta erittäin johtavissa metalleissa, etenkin grafeenissa itsessään ällistelevät tutkijat Manchesterin yliopiston tiedotteessa.