مهار الکترون‌های در حال عبور از صفحه گرافن با همکاری دانشمند ایرانی

به گزارش گروه رسانه‌های دیگر آنا، گرافن یک لایه کربن به ضخامت یک اتم است که قابلیت رسانایی آن بهتر از مس است و برای دستگاه‌های الکترونیکی بسیار کارآمد است؛ اما با یک نقص قابل توجه، الکترونی که از درون آن عبور می‌کنند نمی‌توانند متوقف شوند.

حال محققان دانشگاه راتگرز به راهکاری برای به دام انداختن این الکترون‌ها دست یافته‌اند که می‌توانند الکترون‌های فوق سریع را نیز با مصرف انرژی بسیار کم مهار کنند.

اوا آندری یکی از محققان این پروژه گفت: «با این روش ما می‌توانیم به صورت الکتریکی، الکترون‌ها را در صفحه گرافن نگه داریم».

وی افزود: «پیش از این امکان چنین کاری وجود نداشت و عده‌ای معتقد بودند نمی‌توان با استفاده از گرافن سوئیچ‌هایی مشابه ترانزیستورها تولید کرد؛ زیرا جریان الکترون در آن قابل هدایت نیست».

آندری گفت: «با وجود آنکه استحکام و رسانایی گرافن بسیار بیشتر از فولاد است، اما زمانی که یک الکترون با سرعت بالا به صفحه گرافن برخورد می‌کند، هیچ تغییری در سرعت و جهت حرکت آن اتفاق نمی‌افتد؛ اما اگر بتوان مانعی بر سر راه آنها ایجاد کرد، می‌توان آنها را کنترل کرد».

تیم تحقیقاتی با استفاده از یک میکروسکوپ فوق پیشرفته موفق شدند یک میدان ولتاژی در سطح گرافن ایجاد کنند که یک میدان اعمال نیرو حول الکترون‌های عبوری ایجاد می‌کند که با تغییر ولتاژ می‌توان بر روی روند حرکتی آنها تاثیر گذاشت.

در مرحله بعد می‌توان با تعبیه نانوسیم‌های فوق نازک بر روی صفحه گرافن ولتاژ را کنترل کرد.

با استفاده از این روش، نه تنها امکان تولید نانوترانزیستور با استفاده از گرافن وجود دارد، بلکه می‌توان ابرخازن، سیم‌های فوق‌العاده کم‌مقاومت و آمپلی‌فایرهای فوق سریع نیز تولید کرد.

اضافه شدن ترانزیستورهای گرافنی می‌تواند انقلابی در تمام محصولات الکترونیکی تولید شده با این ماده نظیر حسگرهای فوق حساس زیستی و شیمیایی، فیلترهای گرافنی و دستگاه‌های گرافنی تصفیه آب ایجاد کند.

گرافن نامِ یکی از آلوتروپ‌های کربن است. متشکل از لانه زنبوری «SP2» و همچنین گرافین نام یکی از آلوتروپ‌های کربن است. متشکل از «SP+SP2» هیبریدیزه شده؛ البته گرافین و گرافن را نباید با هم اشتباه گرفت. اما خواص آن‌ها آن قدر به هم مشابهند که به جای هم به کار می‌روند.

در گرافیت (یکی دیگر از آلوتروپ‌های کربن)، هر کدام از اتم‌های چهارظرفیتی کربن، با سه پیوند کووالانسی به سه اتم کربن دیگر متصل شده‌اند و یک شبکه گسترده را تشکیل داده‌اند. این لایه خود بر روی لایه‌ای کاملا مشابه قرار گرفته‌ است و به این ترتیب، چهارمین الکترون ظرفیت نیز یک پیوند شیمیایی داده‌ است، اما پیوند این الکترون چهارم، از نوع پیوند واندروالسی است که پیوندی ضعیف است.

به همین دلیل لایه‌های گرافیت به‌راحتی بر روی هم سر می‌خورند و می‌توانند در نوک مداد به کار بروند. گرافین ماده‌ای است که در آن تنها یکی از این لایه‌های گرافیت وجود دارد و به عبارتی چهارمین الکترون پیوندی کربن، به عنوان الکترون آزاد باقی‌مانده‌است.

منبع: ایسنا