Grafeeni kaksikkiht – samm edasi grafeenipõhiste elektroonikaseadmete suunas

Nobeli preemia saanud teadlased professor Andre Geim ja professor Kostya Novoselov on teinud suuri edusamme grafeeni uurimises ning selle hämmastavate elektrooniliste omaduste paljastamisel. Teadusajakirjas Science ilmunud artiklis kirjutavad teadlased oma uurimusest, mis on tehtud grafeeni lähisugulase – grafeeni kaksikkihi – kohta.

Teadlased Manchesteri, Nikmegeni ja Moskva Ülikoolidest uurisid detailselt grafeeni kaksikkihi elektronide vastasmõju efekte selle omadusele, kirjutab Physorg.com Fyysika.ee vahendusel.

Selleks kasutati väga kõrgekvaliteedilisi grafeeni kaksikkihi seadmeid, mis valmistati materjalikilede vaakumis suspendeerimise teel. Nii eemaldati enamik mittetahetud elektronide hajumismehhanismid, suurendades seega elektron-elektroni vahelise vastastikmõju efekti.

Selle tagajärjel muutub tugevalt materjali madalenergia elektroonine spekter – see muutub väga anisotroopseks ehk suunast sõltuvaks. See on esimene sedasorti efekt, kus elektronidevahelised interaktsioonid on grafeenis selgesti nähtavad.

Selliste unikaalsete elektrooniliste omaduste põhjus seisneb selles, et selle materjali kvaasiosakesed(elektronid ja augud, mis laengut kannavad) erinevad teiste materjalide vastavatest osakestest tugevasti. Need osakesed omavad sellist kiraalset sümmeetriat(sümmeetria elektronide ja aukude vahel), mis eksisteerib kõrge energiaga füüsika osakeste ja antiosakeste vahel.

Nende omaduste tõttu kutsutakse grafeenipõhiseid materjale tihti ,,lauapealseks CERNiks,” viidates Šveitsis asuvale Suurele Hadronite Põrgutile. See on vaid üks põhjustest, miks just need elektroonilised omadused on nii hämmastavad ja tihtipeale ka üllatavad.

Nii grafeenil kui ka grafeeni kaksikkihil on suur hulk unikaalseid omadusi, näiteks ülikõrge elektron- ja soojusjuhtivus, mis tulenevad elektronide suurest kiirusest ja kristallide kõrgest kvaliteedist, kuid samuti ka materjali mehaanilisest tugevusest.

Professor Novoselovi sõnul ,,areneb grafeeni tootmise tehnoloogia iga päevaga, mõjutades samas nii seda huvitavat füüsikat, mida me selles materjalis näeme, kui ka erinevate rakenduste võimalikkust ja ulatust.” Professor Geim lisas: ,,Kõrgkvaliteediline grafeeni kaksikkiht on huvitav materjal ning sel on rakendustes kindlasti oma nišš.”