(Phys.org) — Grafeen, een atoomdunne laag pure koolstof, lijkt veel van de eigenschappen te hebben die nodig zijn om de volgende generatie elektronische apparaten in te luiden. De volgende stap in het bouwen van die apparaten, echter, vereist het creëren van knooppunten die grafeen verbinden met de "buitenwereld" via ten minste twee metalen draden. Een "two-terminal junction" is een grafeen "lint" met twee metalen contacten. Een onderzoeker van de Universiteit van Arkansas en zijn collega's hebben een beter begrip ontwikkeld van hoe deze grafeen-metaalinterfaces de beweging van elektronen door twee-terminale knooppunten beïnvloeden.

Salvador Barraza-Lopez, assistent-professor natuurkunde, Markus Kindermann van Georgia Institute of Technology en M.Y. Chou van Georgia Tech en de Academia Sinica in Taiepi, Taiwan, rapporteren hun bevindingen in het tijdschrift Nano-letters .

"Als je grafeen wilt gebruiken voor apparaten, je wilt begrijpen wat er gebeurt met metalen contacten, ' zei Barraza-Lopez.

Huidige theorieën over grafeenapparaten gaan ervan uit dat de contacten die elektriciteit van het ene punt naar het andere verplaatsen, ook uit "gedoteerd" grafeen zullen bestaan, wat betekent dat de contacten een grote hoeveelheid elektronische lading hebben, zoals echte metalen zouden hebben. Maar contacten in echte apparaten zijn gemaakt van overgangsmetalen, en die metalen contacten zullen bindingen vormen met grafeen.

"Als je covalente bindingen vormt, je vernietigt de unieke elektronische eigenschappen van grafeen, "Zei Barraza-Lopez. "Dus we dachten dat het belangrijk was om het transport van elektronen te berekenen dat verder gaat dan de veronderstelling dat de contacten zelf (gedoteerde) grafeen zijn."

Hij en zijn collega's gingen op zoek naar hoe elektronen met titanium door grafeenovergangen kunnen bewegen, die door veel experimentele teams wordt gebruikt als contact met grafeen:ze hebben de materiaaleigenschappen van werkelijke knooppunten overwogen, en contrasteerden hun bevindingen met meer basismodellen die al beschikbaar waren. Hun berekeningen werden gedaan met behulp van de principes van de kwantummechanica en de modernste computerfaciliteiten.

Binnen de kwantummechanica, de elektronen op deze grafeen-metaalverbindingen gedragen zich net als een lichtstraal wanneer deze op een kristal schijnt - een deel van het licht verstrooit en een deel gaat er doorheen. Voor grafeenjuncties geeft de elektronische transparantie van het materiaal aan hoeveel van de elektronen op het ene contact het door het andere metalen contact halen. In dit werk, de onderzoekers hebben tot nu toe de meest nauwkeurige berekeningen van de elektronische transparantie van realistische grafeen-metaalverbindingen geleverd.

"Onze resultaten werpen licht op het complexe gedrag van grafeenjuncties... en effenen de weg voor een realistisch ontwerp van potentiële elektronische apparaten, ’ schreven de onderzoekers.