(Phys.org) -- Natuurkundigen van de Universiteit van Arkansas hebben een manier gevonden om de overgang van grafiet systematisch te bestuderen en te controleren, de "lood" gevonden in potloden, naar grafeen, een van de sterkste, lichtste en meest geleidende materialen bekend, een belangrijke stap in het leerproces om dit materiaal in moderne technologie te gebruiken.

Peng Xu, Paul Thibado, Yurong Yang, Laurent Bellaiche en hun collega's rapporteren hun bevindingen in het tijdschrift Koolstof .

Natuurkundigen van de Universiteit van Manchester isoleerden voor het eerst grafeen, een één atoom dik vel koolstofatomen, door plakband te gebruiken om alleen de bovenste laag van de andere lagen grafiet te tillen. Elektronen die door grafiet bewegen, hebben massa en stuiten op weerstand, maar elektronen die door grafeen bewegen zijn massaloos en ondervinden bijna geen weerstand, wat grafeen een uitstekend kandidaat-materiaal maakt voor toekomstige energiebehoeften en voor kwantumcomputing voor enorme berekeningen met weinig energie.

Echter, grafeen is een nieuw materiaal dat pas in 2004 werd ontdekt, en veel dingen blijven onbekend over zijn eigenschappen.

“De overgang van grafiet naar grafeen kan willekeurig zijn, ' zei Xu. “Ons idee was om dit onder controle te krijgen.”

De onderzoekers gebruikten een nieuwe techniek genaamd elektrostatische manipulatie scanning tunneling microscopie om de bovenste laag grafiet te "liften", grafeen maken. Wetenschappers gebruiken traditioneel scanning tunneling microscopie op een stationair oppervlak, maar deze nieuwe techniek gebruikt een bewegend oppervlak om tussen grafiet en grafeen te bewegen.

“We kunnen het niet alleen waarmaken, maar we kunnen het proces beheersen, ' zei Xu.

Met behulp van deze techniek, de onderzoekers kunnen vertellen hoeveel kracht er nodig is om grafeen te maken en hoeveel afstand er is tussen grafeen en het grafiet, en om de totale energie van het proces te volgen.

Hoe het elektron zijn massa verkrijgt, is een fundamenteel onderwerp en is gerelateerd aan de jacht van deeltjesfysici op het Higgs-deeltje, een lang verondersteld elementair deeltje dat voorspelde eigenschappen heeft, zoals een gebrek aan spin en elektrische lading, maar dat heeft geen voorspelde waarde voor massa. Door elektronen tussen een massieve en massaloze staat te kunnen verplaatsen, kunnen wetenschappers deze dualiteit bestuderen en hoe deze werkt. Het niveau van controle dat de wetenschappers over het proces hebben, zal hen in staat stellen om mogelijke manieren te bedenken om grafeen te gebruiken om dit begrip te bevorderen.