Een team van onderzoekers heeft de elektrische eigenschappen van 3D-grafeen versterkt door de kromming ervan te beheersen.

"Ons onderzoek toonde voor het eerst het behoud en de degradatie aan van het ultra-lage dissipatieve transport van Dirac-elektronen op het 3D-gebogen oppervlak, " zei Yoichi Tanabe, hoofdauteur van de studie.

Grafeen is een 2D-atoomlaagmateriaal, in de vorm van honingraten, die beschikt over uitstekende elektrische, chemisch, thermisch, en mechanische eigenschappen voor een breed scala aan toepassingen zoals halfgeleiders, elektrische batterijen, en composieten.

Grafeenvellen die op elkaar zijn gestapeld, vormen grafiet dat de stift in onze potloden vormt. Echter, Door grafeen stevig samen te pakken, verliest het zijn 2D-elektronische eigenschappen.

Een manier om dit te overwinnen is om de grafeenplaten met luchtgevulde poriën - als een spons - op nanometerschaal te scheiden en er een driedimensionale structuur van te maken. Dit versterkt de eigenschappen van grafeen voor praktische doeleinden.

Maar dit is niet zonder uitdagingen; het omzetten van 2D-grafeen in 3D-grafeen introduceert kristaldefecten en tal van andere problemen waardoor het zijn gewenste eigenschappen verliest. Er is weinig bekend over hoe het gebogen oppervlak de elektrische transporteigenschappen van grafeen verslechtert en of dit de reden is dat grafeen zijn Dirac-fermionen verliest.

Het onderzoeksteam probeerde dit te onderzoeken door een enkele, 2D-grafeenvel en het vouwen tot een 3D-structuur met een bicontinue en open poreuze structuur.

De structuur, met een kromtestraal tot 25-50 nanometer, behield de elementaire elektronische eigenschappen van 2-D grafeen goed. In de tussentijd, de beweging van elektronen op de 3D-kromming versterkte de elektronenverstrooiing die was ontstaan ​​door de intrinsieke krommingseffecten. In feite, kromming op nanoschaal biedt een nieuwe mate van vrijheid om het elektronische gedrag van grafeen te manipuleren voor de opkomende en unieke elektrische eigenschappen van 3D-grafeen.