Grafeen wordt vaak gezien als het wondermateriaal van de toekomst. Wetenschappers kunnen nu perfecte grafeenlagen laten groeien op vierkante centimeters grote kristallen. Een onderzoeksteam van de Universiteit van Göttingen, samen met de Chemnitz University of Technology en de Physikalisch-Technische Bundesanstalt Braunschweig, heeft de invloed van het onderliggende kristal op de elektrische weerstand van grafeen onderzocht. In tegenstelling tot eerdere veronderstellingen, de nieuwe resultaten laten zien dat het proces dat bekend staat als het 'nabijheidseffect' aanzienlijk varieert op nanometerschaal. De resultaten zijn gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

De samenstelling van grafeen is heel eenvoudig. Het is een enkele atomaire laag koolstofatomen gerangschikt in een honingraatstructuur. De driedimensionale vorm is al een integraal onderdeel van ons dagelijks leven:we zien hem bijvoorbeeld in de vorm van een gewoon potlood. Echter, het tweedimensionale materiaal grafeen werd pas in 2004 in het laboratorium gesynthetiseerd. Om de elektrische weerstand van grafeen op de kleinst mogelijke schaal te bepalen, de natuurkundigen gebruikten een 'scanning tunneling-microscoop'. Dit kan atomaire structuren zichtbaar maken door het oppervlak te scannen met een fijne metalen punt. Het team gebruikte ook de punt van de scanning tunneling microscoop om de spanningsval en dus de elektrische weerstand van het kleine grafeenmonster te meten.

Afhankelijk van de afstand die ze hebben gemeten, de onderzoekers bepaalden heel verschillende waarden voor de elektrische weerstand. Als reden hiervoor noemen ze het nabijheidseffect. "De ruimtelijk variërende interactie tussen grafeen en het onderliggende kristal betekent dat we verschillende elektrische weerstanden meten, afhankelijk van de exacte positie, " legt Anna Sinterhauf uit, eerste auteur en doctoraalstudent aan de Faculteit der Natuurkunde van de Universiteit van Göttingen.

Bij lage temperaturen van 8 Kelvin, dat is ongeveer min 265 graden Celsius, het team vond variaties in lokale weerstand tot 270 procent. "Dit resultaat suggereert dat de elektrische weerstand van grafeenlagen die epitaxiaal op een kristaloppervlak zijn gegroeid, niet eenvoudig kan worden berekend op basis van een gemiddelde van waarden die op grotere schaal zijn gemeten, " legt Dr. Martin Wenderoth uit, hoofd van de werkgroep. Het team gaat ervan uit dat het nabijheidseffect ook een belangrijke rol kan spelen voor andere tweedimensionale materialen.