Het vermogen om de fysieke eigenschappen van grafeenoxide in elektronische componenten te moduleren, zou tal van toepassingen in de technologie kunnen hebben, WPI-MANA ​​wetenschappers rapporteren

Supersterke grafeenoxide (GO) vellen zijn handig voor ultradunne, flexibele nano-elektronische apparaten, en vertonen unieke eigenschappen, waaronder fotoluminescentie en ferromagnetisme bij kamertemperatuur. Tsuchiya, Terabe en Aono van het Japanse World Premier International Centre for Materials Nanoarchitectonics (WPI-MANA) ontwikkelen nieuwe technieken waarmee ze de fysieke eigenschappen van GO kunnen verfijnen, zoals geleidbaarheid, binnen werkende componenten.

De geleidbaarheid van GO is lager dan die van grafeen zelf vanwege verstoringen in de bindingsstructuur. specifiek, de koolstofatomen in GO vertonen een vervaging van energieniveaus die sp2- of sp3-hybridisaties worden genoemd. In gewone GO, binding in het sp2-niveau is verstoord, en bij ernstige verstoring wordt de GO een isolator in plaats van een geleider. Sterk verminderde GO (rGO), met een lager zuurstofgehalte, heeft een bijna perfecte hexagonale roosterstructuur met sterke bindingen en hoge geleidbaarheid.

Door de percentages sp2- en sp3-domeinen in GO aan te passen, Terabe en zijn team hebben het vermogen gekregen om bandhiaten te verfijnen en daardoor de geleidbaarheid te beheersen. De huidige methoden voor het beheersen van bandgaps in GO zijn chemisch gebaseerd, duur, en kunnen niet worden gebruikt binnen elektronische componenten zelf.

Nutsvoorzieningen, het team heeft een niet-vluchtige afstemming van bandgaps bereikt in meerlagige GO binnen een volledig solid-state elektrische dubbellaagse transistor (EDLT). De EDLT omvatte GO op een substraat van siliciumdioxideglas dat werd omheind door een protongeleider van zirkoniumoxide. Het team veroorzaakte een omkeerbare elektrochemische reductie- en oxidatiereactie (redox) op de GO/zirconia-interface door een gelijkspanning aan te leggen. Dit veroorzaakte op zijn beurt protonmigratie van GO door het zirkoniumoxide (zie afbeelding). De redoxreactie creëerde rGO, en veroorzaakte een vijfvoudige toename van de stroom in de transistor.

De rGO behield de geleidbaarheid meer dan een maand zonder verdere spanningstoepassing. Vergeleken met veldeffecttransistors, de nieuwe EDLT gebruikt veel minder spanning om te schakelen tussen aan- en uitfasen, wat betekent dat het veel goedkoper is om te gebruiken. Deze nieuwe methode voor fijnafstemming van geleidbaarheid zou kunnen leiden tot controle over optische en magnetische eigenschappen van componenten, met verregaande toepassingen.