Grafen może zastąpić krzem
W najbliższych tygodniach w Nature ukaże się artykuł Evy Andrei i jej kolegów z Rugers University, w którym opisują odkryte przez siebie nowe właściwości grafenu. W przyszłości ich odkrycie może doprowadzić do powstania wyjątkowo wydajnych urządzeń elektronicznych.
Naukowcy zaobserwowali, że elektrony w grafenie mogą silnie ze sobą oddziaływać. Wcześniej jedynie teoretyzowano, iż jest to możliwe. Teraz zjawisko, podobne do nadprzewodnictwa, zaobserwowano w laboratorium.
W grafenie zachodzi ono dzięki nowemu stanowi materii, w skład którego wchodzą częściowo naładowane kwazicząsteczki i dochodzi do transportowania ładunku bez jego rozpraszania się.
W większości materiałów elektrony mają masę, jednak w grafenie jej nie mają, co kazało wielu naukowcom wątpić, czy w takiej sytuacji uda się zaobserwować silne oddziaływania pomiędzy elektronami.
Nasza praca wykazała, że wcześniejsze nieudane próby zaobserwowania skorelowanego zachowania nie były powodowane naturą grafenu - mówi Eva Andrei. Przyczyną były interferencje ze strony materiału, na którym umieszczano grafen oraz próbników wykorzystywanych podczas badań.
Do obserwacji zachowania relatywistycznych kwazicząsteczek w grafenie wykorzystano ułamkowy kwantowy efekt Halla. Ma on miejsce, gdy nośniki ładunku poruszają się w dwuwymiarowej przestrzeni i są poddane działaniu pola magnetycznego. Gdy interakcje pomiędzy takimi nośnikami są wystarczająco mocne, dochodzi do powstania nowych kwazicząsteczek o ładunku stanowiącym ułamek ładunku elektronu. Występowanie ułamkowego kwantowego efektu Halla to dowód na silne skorelowane zachowanie naładowanych cząstek. Dotychczas nie było jednak pewne, czy pozbawione masy elektrony będą zachowywały się w ten sam sposób.
Odkrycie naukowców z Rutgers University powinno zachęcić innych specjalistów do badań nad grafenem, dowodzą one bowiem, że materiał ten może w przyszłości zastąpić krzem.
Komentarze (5)
TJdot, 15 października 2009, 16:37
błąd w ostatnim zdaniu, za dużo "do". ("zachęcić do innych specjalistów do badań nad grafenem")
Za 10-20 lat może rzeczywiście zobaczymy grafen w układach scalonych, ale to jeszcze daleka przyszłość.
pio, 15 października 2009, 21:28
[na miejscu autora pokusilbym sie o sprostowanie]
'W większości materiałów elektrony mają masę, jednak w grafenie jej nie mają (...)' - blad. nie w wiekszosci materialow, a we wszystkich elektron ma mase, ktora mozna sprawdzic np. w wikipedii. w opisie elektronu jest ona jedynie zmodyfikowana poprzez obecnosc otoczenia (np. jony matrycy), a dokladniej wynika ze struktury energetycznej w danym materiale. nazywa sie ja masa efektywna i o niej tutaj mowa. w przypadku grafenu pasma te maja zaleznosc liniowa (jak tutaj http://www.nanotech-now.com/news_images/27396.jpg). natomiast masa efetywna jest rowna zero w punkcie styku tych pasm, tzw. pkt Diraca (na obrazku to te 'dziubki' stozkow). ma to swoje konsekwencje, jesli uwzgledni sie, ze transport w ciele stalym odbywa sie glownie przy udziale elektronow z poziomu Fermiego, a to niekoniecznie jest w okolicach dna pasma (z naciskiem na raczej rzadki przypadek).
[kilka uwag]
ta liniowa zaleznosc, opisana powyzej, wystepuje tylko w przypadku grafenu, czyli pojedynczej warstwy. gdy warstwy beda dwie, zaleznosc robi sie juz paraboliczna. zrobic jedna warstwe nie jest tak prosto.
zerowa wartosc przerwy pomiedzy pasmami wystepuje tylko dla warstw nieskonczonych (czytaj: dostatecznie duzych). jesli taka warstwe nieco sie przytnie, to przerwa pomiedzy pasmami zaczyna sie otwierac, a jej wartosc zalezy od rozmiaru (odwrotnie proporcjonalnie E_g ~ 1/rozmiar). stad np. pomysl wytwarzanie zlacz zbudowanych z paskow grafenu o roznej szerokosci. nazywa sie to bodajze cutting edge electronics.
ulamkowy kwantowy efekt halla w grafenie rozni sie nieco do tego obserwowanego dla innych materialow.
zdanie 'Odkrycie naukowców z Rutgers University powinno zachęcić innych specjalistów do badań nad grafenem, dowodzą one bowiem, że materiał ten może w przyszłości zastąpić krzem.' jest lekkim cofnieciem sie w czasie
grafen juz w tej chwili cieszy sie bardzo szerokim zainteresowaniem. niestety pozostaje problem wytwarzania. nie wiem czy nie sklamie, ale o ile dobrze pamietam, to 1 cm^2 kosztowalby ok. 100 mln dolarow. oczywiscie, gdyby udalo sie wyprodukowac taka powierzchnie. obecnie prym wioda chyba anglicy, ale polacy rowniez sie tym zajmuja. mam nadzieje, ze z sukcesem w nieodleglym czasie.
sig, 15 października 2009, 22:12
Grafen znaczy węgiel? oby były dobrze zabezpieczone przed "sfajczeniem" się, tym razem dosłownym
no chyba że w tej odmianie jest niepalny.
mikroos, 15 października 2009, 22:37
Jeśli zablokujesz dostawę tlenu, żadnego spalenia nie będzie
krzabr, 19 października 2009, 01:07
Coś będzie musiało zastąpić krzem , który poniżej 15 nm ma tak silne oddziaływania kwantowe że po prostu zaburzają , odziaływania elektromagnetyczne , a grefen jest idealnym substytutem łatwo dostępnym z antracytu i grafitu którego mało nie jest problemem jest tylko umasowanie procesu technologicznego oraz odpowiednie przygotowanie układów z grafenu aby mogły bez większych zmian w sofcie przejąć instrukcje obecnych półprzewodników