(PhysOrg.com) -- "Een van de hoop die mensen op grafeen hebben, ligt in elektronische apparaten. Het wordt gezien als een mogelijke vervanging voor silicium, door zijn unieke eigenschappen, " Herb Fertig vertelt PhysOrg.com . Grafeen geleidt goed, en het is gemakkelijk te koelen, waardoor het ideaal is voor gebruik in elektronische apparaten die steeds kleiner worden. Echter, wetenschappers moeten sommige eigenschappen van grafeen nog begrijpen, inclusief hoe de stroom van elektronen te regelen. "In silicium, " Fertig vervolgt, "Er is een energiekloof die kan worden benut om de stroom van elektronen te manipuleren. Grafeen is een goede geleider, maar het is minder duidelijk hoe de elektronen te controleren."

In een poging om enkele eigenschappen van grafeen beter te begrijpen, Fertig, een professor aan de Universiteit van Indiana, werkte met Jianhui Wang, een student aan de Indiana University, en professor Ganpathy Murthy aan de Universiteit van Kentucky, om een ​​analytische berekening te ontwikkelen die enig licht kan werpen op de manier waarop grafeen zich gedraagt. Hun werk verschijnt in Fysieke beoordelingsbrieven :"Kritiek gedrag in grafeen met Coulomb-interacties."

“Tijdens faseovergangen in de meeste systemen is er een punt dat bekend staat als kriticiteit, waarin je een vreemde toestand hebt, waar er tegelijkertijd verschillende lengteschalen zijn. Dit geldt in elk systeem op een kritiek punt, ', zegt Fertig. in grafeen, Hoewel, berekeningen tonen aan dat deze toestand aanwezig zou moeten zijn zonder dat parameters op een speciaal punt moeten worden aangepast. Het zou gewoon natuurlijk aanwezig moeten zijn vanwege interacties. Tot dusver, het was moeilijk om dit effect te detecteren. De meeste modellen van grafeengedrag, Fertig zegt, negeer interacties tussen elektronen. "Het is een groot mysterie omdat schattingen aantonen dat elektroneninteracties belangrijk kunnen zijn in grafeen, en dat de potentiële energie groot moet zijn, maar je ziet de effecten niet.”

Fertig en zijn collega's hopen dat het kunnen meten van kritisch gedrag in grafeen onderzoekers kan helpen bij het oplossen van enkele van de mysteries over grafeen. “Onze berekening laat zien dat als je het juiste ding vindt om naar te kijken, je kunt deze speciale kritieke toestand zien waarin grafeen zich gedraagt ​​​​alsof het zich in een faseovergang bevindt, " hij legt uit. De berekeningen uitgevoerd door Fertig, Wang en Murthy suggereren dat zorgvuldige metingen van de elektronendichtheid rond onzuiverheden in grafeen kunnen leiden tot de observatie van dit kritische gedrag.

“Je kunt onzuiverheden in grafeen niet vermijden, ’ legt Fertig uit. “Ze komen er altijd binnen. Elektronen reageren op dergelijke onzuiverheden. Als je kijkt naar de ladingsverdeling rond één, het moet het kritische gedrag weerspiegelen. Met scanningmicroscopie moet dat mogelijk zijn.”

Scanning microscopie is gebruikt om te kijken naar nanostructuren, en heb zelfs onzuiverheden gezien. Echter, deze inspanningen hebben niet een voldoende hoge resolutie opgeleverd. Fertig wijst erop, Hoewel, dat er enkele microscopen zijn die een voldoende hoge resolutie gebruiken; ze zijn gewoon niet gebruikt om onzuiverheden in grafeen te bestuderen. "Naar mijn weten, " hij zegt, “Er is geen fundamentele reden waarom dit niet kan. Het gaat om het leggen van verbanden en het in elkaar zetten van de stukjes.”

Fertig denkt dat als wetenschappers kritisch gedrag in grafeen zouden kunnen observeren, het kan enkele vragen over het materiaal beantwoorden. "Als we enig bewijs van interacties in grafeen zouden kunnen zien, en beter begrijpen waarom ze tot nu toe moeilijk te detecteren waren, het zou nieuwe mogelijkheden kunnen openen om de elektronische eigenschappen van grafeen te beheersen.” Dit zou kunnen betekenen dat inspanningen om silicium te vervangen door grafeen een stap dichterbij kunnen komen.

“Dit is slechts één mogelijkheid, Fertig waarschuwt, “en het zou nog ver weg zijn. Maar als we zouden kunnen begrijpen waarom interacties in grafeen niet werken zoals we denken dat ze zouden moeten, het kan in de toekomst nuttig zijn bij het ontwikkelen van toepassingen voor grafeen.”

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.