(PhysOrg.com) -- Onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology en het Georgia Institute of Technology hebben aangetoond dat moiré-patronen op atomaire schaal, een interferentiepatroon dat verschijnt wanneer twee of meer rasters enigszins scheef over elkaar worden gelegd, kan worden gebruikt om te meten hoe vellen grafeen worden gestapeld en om spanningsgebieden te onthullen.

De mogelijkheid om de rotatieoriëntatie van grafeenvellen en kaartspanning te bepalen, is nuttig voor het begrijpen van de elektronische en transporteigenschappen van meerdere lagen grafeen, een één-atoom dikke vorm van koolstof met potentieel revolutionaire halfgeleidende eigenschappen.

Bij digitale fotografie is moiré-patronen (uitgesproken als mwar-ray) treden op vanwege fouten in het weergaveproces, waardoor rasterpatronen er golvend of vervormd uitzien. Materiaalwetenschappers hebben microscopisch kleine moiré-patronen gebruikt om spanningen zoals rimpels of uitstulpingen in een verscheidenheid aan materialen te detecteren.

Onderzoekers creëerden grafeen op het oppervlak van een siliciumcarbidesubstraat aan het Georgia Institute of Technology door één kant te verwarmen, zodat alleen koolstof, in de vorm van meerlagige vellen grafeen, was achtergelaten. Met behulp van een op maat gemaakte scanning tunneling microscoop bij NIST, de onderzoekers konden door de bovenste lagen grafeen naar de onderliggende lagen kijken. Dit proces, die de groep "atomaire moiré-interferometrie, ” stelden hen in staat om de patronen in beeld te brengen die werden gecreëerd door de gestapelde grafeenlagen, waardoor de groep op zijn beurt kon modelleren hoe de hexagonale roosters van de afzonderlijke grafeenlagen ten opzichte van elkaar werden gestapeld.

In tegenstelling tot andere materialen die de neiging hebben uit te rekken als ze afkoelen, grafeen bundelt zich als een gekreukeld laken. De onderzoekers konden deze spanningsvelden in kaart brengen door de relatieve vervorming van de zeshoeken van koolstofatomen die de afzonderlijke grafeenlagen vormen te vergelijken. Hun techniek is zo gevoelig dat het in staat is om spanningen in de grafeenlagen te detecteren, waardoor de atoomafstand slechts 0,1 procent verandert.

Deze samenwerking tussen NIST en het Georgia Institute of Technology maakt deel uit van een reeks experimenten die gericht zijn op het verkrijgen van een fundamenteel begrip van de eigenschappen van grafeen.

hun artikel, "Structurele analyse van meerlagig grafeen via atomaire moiré-interferometrie" werd geselecteerd als hoogtepunt van de redactie in Fysieke beoordeling B voor de maand maart, 2010.