Natuurkundigen van de Washington University in St. Louis hebben ontdekt hoe ze lokaal elektrische lading kunnen toevoegen aan een atomair dun grafeenapparaat door vlokken van een ander dun materiaal aan te brengen. alpha-RuCl ₃ , daar bovenop.

Een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nano-letters beschrijft het proces voor de overdracht van kosten in detail. Controle krijgen over de stroom van elektrische stroom door atomair dunne materialen is belangrijk voor mogelijke toekomstige toepassingen in fotovoltaïsche energie of informatica.

"In mijn vakgebied waar we van der Waals heterostructuren bestuderen die zijn gemaakt door atomair dunne materialen op maat op elkaar te stapelen, we controleren de lading meestal door elektrische velden op de apparaten aan te brengen, " zei Erik Hendriksen, assistent-professor natuurkunde in Arts &Sciences en corresponderend auteur van de nieuwe studie, samen met Ken Burch aan het Boston College. "Maar hier blijkt nu dat we gewoon lagen RuCl . kunnen toevoegen ₃ . Het neemt een vaste hoeveelheid elektronen op, waardoor we 'permanente' ladingsoverdrachten kunnen maken die het externe elektrische veld niet nodig hebben."

Jesse Balgley, een afgestudeerde student in het laboratorium van Henriksen aan de Washington University, is tweede auteur van de studie. Li Yang, hoogleraar natuurkunde, en zijn afgestudeerde student Xiaobo Lu, ook beide aan de Washington University, geholpen met rekenwerk en berekeningen, en zijn ook co-auteurs.

Natuurkundigen die gecondenseerde materie bestuderen, zijn geïntrigeerd door alpha-RuCl ₃ omdat ze bepaalde antiferromagnetische eigenschappen ervan willen benutten voor kwantumspinvloeistoffen.

In deze nieuwe studie de wetenschappers melden dat alfa-RuCl ₃ is in staat om lading over te dragen naar verschillende soorten materialen - niet alleen grafeen, Henriksens persoonlijke favoriet.

Ze ontdekten ook dat ze maar een enkele laag alfa-RuCl . hoefden te plaatsen ₃ bovenop hun apparaten om lading te creëren en over te dragen. Het proces werkt nog steeds, zelfs als de wetenschappers een dun vel elektrisch isolerend materiaal tussen de RuCl . schuiven ₃ en het grafeen.

"We kunnen bepalen hoeveel lading er binnenkomt door de dikte van de isolator te variëren, "Zei Henriksen. "Ook, we zijn in staat om de ladingsbron fysiek en ruimtelijk te scheiden van waar het naartoe gaat - dit wordt modulatiedoping genoemd."

Het toevoegen van lading aan een kwantumspinvloeistof is een mechanisme waarvan men denkt dat het ten grondslag ligt aan de fysica van supergeleiding bij hoge temperaturen.

"Elke keer dat je dit doet, het kan spannend worden, "Zei Henriksen. "En meestal moet je atomen toevoegen aan bulkmaterialen, wat veel wanorde veroorzaakt. Maar hier, de lading stroomt recht naar binnen, het is niet nodig om de chemische structuur te veranderen, dus het is een 'schone' manier om lading toe te voegen."