(PhysOrg.com) -- Terwijl onderzoekers grafeen en zijn unieke eigenschappen blijven bestuderen, ze zijn gefixeerd op verschillende gebieden van haar eigenschappen. Een van die eigenschappen is dat vanwege de roosterstructuur, grafeen is een "zero-gap" halfgeleider. Dit betekent dat de geleidings- en elektronvalancebanden elkaar op bepaalde punten daadwerkelijk raken, wat betekent dat er geen energiekloof tussen hen is, zoals het geval is met de huidige halfgeleidermaterialen. En dit betekent dat het momentum en de energie-associatie heel erg lijkt op die van fotonen, wat impliceert dat elektronen kunnen bewegen met snelheden die de lichtsnelheid benaderen. Deze delen van de structuur van grafeen staan ​​bekend als Dirac-punten. Tot nu toe echter niemand heeft enig echt bewijs van dergelijke punten kunnen zien, veel minder manipuleren.

Nutsvoorzieningen, Tilman Esslinger en zijn collega-onderzoekers van het Institute for Quantum Optics aan de ETH Zürich hebben een manier gevonden om precies dat te doen door grafeen en zijn eigenschappen te simuleren met behulp van een door een laser gemaakt rooster gevuld met kalium-40-atomen. Ze rapporteren over hun bevindingen in het tijdschrift Natuur .

Het experiment begon met het afkoelen van kalium-40-atomen, ze lusteloos achterlatend, zodat ze niet weg zouden gaan van binnen het rooster. Hun rol was om te dienen als stand-ins voor elektronen die in grafeen bewegen. Vervolgens, om het rooster te maken, het team vuurde de ene laser loodrecht op de andere af, waardoor de twee met elkaar interfereerden. Een derde laserstraal met een iets andere golflengte werd vervolgens toegevoegd om een ​​staande golf te creëren. In dit scenario, het vierkante rooster dat daaruit voortkwam, kon worden aangepast door de derde balk aan te passen. Het team testte vervolgens het rooster voor Dirac-punten door de atomen te versnellen en hun banen te meten en vond er twee door op te merken dat het momentum tussen de roostercellen niet vertraagde, wat betekent dat er geen kloof was. Beter nog, het team ontdekte dat ze door het rooster aan te passen de Dirac-punten konden manipuleren, ze te verplaatsen of zelfs helemaal te laten verdwijnen.

In een interessante gang van zaken, een ander team dat een heel andere aanpak hanteerde, is er ook in geslaagd een manier te vinden om het bestaan ​​van Dirac-punten aan te tonen en deze ook te manipuleren door een vorm van grafne te synthetiseren en dit in het bekende kippengaasrooster bovenop een geleidend substraat te plaatsen en vervolgens manipuleren met een tunnelmicroscoop. Ze hebben hun resultaten ook gepubliceerd in Natuur .

Het vinden van manieren om te laten zien hoe Dirac-punten kunnen worden gemanipuleerd, zal helpen bij het vinden van manieren om grafeen te gebruiken in toepassingen in de echte wereld die kunnen resulteren in nieuwe exotische materialen met unieke elektronische eigenschappen, leidend tot eindproducten die in sommige gevallen nog niet eens voorstelbaar zijn.

© 2011 PhysOrg.com