Grafeeni ja sen kaverit

Grafeenin ominaisuuksien muuttaminen aktiivisen elektroniikan tarpeisiin sopivaksi on osoittautunut hankalaksi.

Nyt University of Pennsylvanian, Kalifornian yliopiston ja University of Illinois at Urbanan yhteinen tutkijaryhmä on osoittanut uuden tavan muuttaa elektronien määrää tietyllä alueella grafeenia.

- Olemme keksineet rikkomattoman, palautuvan tavan seostaa grafeenia tavalla johon ei liity mitään fyysisiä muutoksia grafeeniin, toteaa Pennin tutkija Andrew Rappe yliopistonsa tiedotteessa.

Tekniikassa grafeeni kerrostetaan siten, että se lepää, mutta ei kiinnity litiumniobaattiin. Ferrosähköisen ja polaarisen litiumniobaatin pinnalla on joko positiivinen tai negatiivinen varaus, joka voidaan muuttaa jännitepulssilla.

Kun grafeeni on varautuneen oksidin pinnalla mutta ei sitoutuneena siihen se tavallaan lainaa lähellä olevan grafeenin elektroneja. Sopivasti kuvioituna voidaan siten ohjailla grafeenin eri kohtien polarisaatiota, mikä mahdollistaa yksinkertaisen keinon luoda pn-liitoksia.

Kalifornian ylipiston Riversiden fyysikot ovat puolestaan löytäneet tavan tuottaa magnetismia grafeeniin häiritsemättä grafeenin muita sähköisiä ominaisuuksia.

Tutkijat ovat saaneet sen aikaan tuomalla grafeenilevyn hyvin lähelle -kuitenkin kemiallisesti sitomatta - magneettista ja sähköistä eristettä, jolla on magneettisia ominaisuuksia.

Yttrium rauta granaatti -yhdisteen havaittiin magnetisoivan grafeenilevyä eli grafeeni vain lainaa yhdistelevyn magneettisia ominaisuuksia ja näin säilyttäen grafeenin elektroniset liikkuvuuden ominaisuudet ennallaan.

Viisikulmaista grafeenia

Virginia Commonwealth University tutkijat yhdessä kiinalaisten ja japanilaisten kollegoiden kanssa ovat teoretisoineet uuden muodon kaksiulotteista hiiltä.

Yksinomaan viisikulmioista koostuva pentagrafeeni näyttäisi olevan dynaamisesti, termisesti ja mekaanisesti vakaa. Tutkijoiden mukaan pentagrafeeni olisi puolijohde, kun tavallinen grafeeni on pelkkä johde.

Tutkijat simuloivat penta-grafeenin synteesiä tietokonemallinnuksella. Tulokset viittaavat siihen, että se saattaa päihittää grafeenin tietyissä sovelluksissa, koska se olisi mekaanisesti vakaa, luja ja kestäen jopa 1000 Kelvinin lämpötiloja.

Seuraava askel olisi syntetisoida oikeata penta-grafeenia.

Aiheesta aiemmin:

Grafeeni tarvitsee kaverin