Электрические свойства графена изменяются из-за складок, говорит новое исследование

Безхимический путь к электронике

Как сообщает НВ — Техно: 17 авг. 21:30. Исследователи из Университета Райса сообщают, что резко зафиксированный графен может претерпевать значительные изменения в своем электрическом поведении, даже несмотря на то, что в его химическом составе ничего не добавляется и не убирается. Опубликованные в журнале Advanced Materials результаты могут изменить будущее электроники, показывая, что геометрия материала, а не только его состав, может быть использована для создания новых свойств.

Поскольку графен состоит из одного слоя атомов углерода, его электрическое поведение исключительно чувствительно к небольшим искажениям. В этой работе команда произвела складки, сжатыми до менее чем одной миллиардной метра, и обнаружила, что эти складки создают сильное разделение зарядов. Эффект возникает из-за деформации на атомном уровне, что сдвигает электроны с их обычных позиций.

Внутри экспериментального подхода

Эксперименты проводили ток на уровне примерно одного вольта, в то время как исследователи использовали специальные микроскопические зонды, рамановскую спектроскопию и компьютерные симуляции, чтобы отслеживать происходящее. Измеренные реакции совпадали с прогнозами симуляций.

Пуликел Аджаян, соавтор исследования и профессор инженерных наук Бенджамина М. и Мэри Гринвуд Андерсон, сказал: 'Наша работа показывает, что даже кажущаяся обычной складка может действовать как отличительная электронная особенность, если рассматривать ее на атомном уровне.'

Ведущий автор Сатвик Аджая Иенгар, бывший аспирант Райса, подчеркнул, что демонстрация того, что только геометрия может изменить электрические свойства графена, открывает новый путь к проектированию материалов, где структура, а не химия, управляет поведением. 'Представьте себе сгибание линейки, но сгиб сжат в пространстве меньшем, чем одна миллиардная метра. На этом уровне электроны в графене немного смещаются в одну сторону, создавая два противоположных электрических региона - как полюса миниатюрной батареи', - объяснил он.

Сравнивая резко изогнутые складки с плоским графеном, исследователи смогли четко идентифицировать вклад экстремального изгиба. Прошлые исследования часто рассматривали более мягкие изгибы или опирались на внешнее давление, что значительно усложняло изоляцию этого деликатного эффекта.

Этот подход к формообразованию графена может указать на электронные устройства, основанные на принципах геометрии. Результаты появились в журнале Advanced Materials с DOI 10.1002/adma.202518224.

Графен широко считается многообещающей платформой для электроники следующего поколения, и изучение того, как его форма изменяет производительность, может ускорить практическое применение. Возможность изменять электрические характеристики графена без химического вмешательства может стимулировать инновации в проектировании материалов, потенциально снижая затраты на производство и повышая эффективность будущих электронных компонентов.