Aaltoilevan grafeenin elektroniikkaa

Ricen tutkijoiden teorian mukaan grafeenin kasvattaminen munakennoston tavoin aaltoilevalle pinnalle rasittaisi sitä tarpeeksi luomaan pienen sähkömagneettisen kentän.

Suurempi kuva

Aseta grafeenia aaltoilevalle pinnalle, niin saat oppaan kaksiulotteisen elektroniikan mahdolliseen tulevaisuuteen. Rice Universityn tutkijat esittivät ajatuksen, että atomin paksuisen grafeenin kasvattaminen kevyesti teksturoidulle pinnalle luo levyihin huippuja ja laaksoja, jotka muuttavat ne "pseudo-sähkömagneettisiksi" rakenteiksi.

Tutkijoiden kehittämän teorian mukaan grafeenin kasvattaminen munalaatikon tavoin aaltoilevalla pinnalla rasittaisi sitä tarpeeksi luomaan pienen sähkömagneettisen kentän. Ilmiö voisi olla hyödyllinen 2D-elektronioptiikan tai valleytroniikan rakenteiden luomisessa.

Kanavat luovat omat pienet, mutta havaittavissa olevat magneettikentät. Materiaaliteoreetikon Boris Yakobsonin, alumni Henry Yun ja tutkija Alex Kutanan tekemän tutkimuksen mukaan nämä voivat helpottaa nanomittakaavan optisia laitteita, kuten konvergoivia linssejä tai kollimaattoreita.

Menettely lupailee myös mahdollisuuden saavuttaa Hall-ilmiö - jännite-ero vahvasti johtavan grafeenin yli -, mikä voisi helpottaa valleytroniikan sovelluksia, jotka manipuloivat elektronien vangitsemista elektronisen kaistarakenteen "laaksoihin".

Valleytroniikka liittyy spintroniikkaan, jossa laitteen muistibitit määritellään elektronin kvanttispinin tilassa. Mutta laaksotroniikassa elektroneilla on vapausasteita useissa liikemäärätiloissa (tai laaksoissa), joissa ne ovat. Myös nämä voidaan lukea bitteinä.

Tämä kaikki on mahdollista, koska grafeeni, vaikka se voi olla yksi vahvimmista tunnetuista rakenteista, on riittävän taipuisaa, koska se tarttuu pintaan kemiallisen höyrysaostuksen aikana.

"Substraatin muokkaus luo muodonmuutoksia, mikä puolestaan muuttaa materiaalin elektronista rakennetta ja muuttaa sen optista vastetta tai sähkönjohtavuutta", visioi Yu, nyt tutkijatohtorina Lawrence Livermore National Laboratoryssa.

"Materiaalin taipuisuuden lisäksi terävämpiä substraattiominaisuuksia varten voidaan suunnitella materiaaleihin virhesijoituksia, mikä aiheuttaa vieläkin rajumpia muutoksia materiaalin ominaisuuksiin." Yakobson vertasi prosessia grafeenilevyn levittämiseen munakennoston päälle. Laatikon kohoumat muuttavat grafeenia ja rasittavat sitä tavalla, joka luo sähkömagneettisen kentän myös ilman sähköistä tai magneettista syöttöä.

"Substraattimuotojen loputtomat mallit mahdollistavat lukemattomien optisten laitteiden luomisen, mikä mahdollistaa 2D-elektronioptiikan. Tämä tekniikka on perinteisiin menetelmiin verrattuna tarkka ja tehokas tapa siirtää materiaalia 2D-elektroniikkalaitteissa", toteaa Yakobson yliopistonsa tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Perovskiitistä materiaali laaksotroniikalle

Kohti kolmatta ulottuvuutta

Kiertymiä ja laaksoja

"Valleytroniikan" eteneminen mahdollista