Вчені з'ясували, як складки в графені змінюють його електричні властивості

Електроніка без хімії

Як повідомляє НВ — Техно: 17 серпня, 21:30. Дослідники Університету Райса з'ясували, що різко вигнуті складки в графені можуть змінювати його електричні властивості без зміни хімічного складу. Це відкриття, опубліковане в журналі Advanced Materials, може вплинути на майбутнє електроніки, дозволяючи створювати нові матеріали за допомогою їхньої форми, а не лише хімічного складу.

Графен, що складається з одного шару атомів вуглецю, демонструє унікальні електричні характеристики, які суттєво змінюються під впливом крихітних вигинів. У дослідженні вчені виявили, що ці вигини, які були стиснуті до розмірів менших за одну мільярдну частку метра, здатні створювати сильний поділ зарядів. Це відбувається через деформацію на атомному рівні, що призводить до зміщення електронів.

Метод дослідження

Експеримент включав подачу електричного струму з напругою близько одного вольта, під час якого дослідники використовували спеціалізовані мікроскопічні зонди, раманівську спектроскопію та комп'ютерне моделювання. Результати вимірювань підтвердили прогнози комп'ютерних моделей.

Пулікель Аджаян, співавтор дослідження та професор інженерних наук імені Бенджаміна М. і Мері Грінвуд Андерсон, зазначив: "Наша робота демонструє, що навіть звичайна складка може перетворитися на унікальну електронну особливість, якщо розглядати її на атомному рівні".

Провідний автор дослідження, Сатвік Аджай Ієнгар, колишній аспірант Університету Райса, підкреслив: "Показавши, що сама лише геометрія здатна змінювати електричні властивості графену, ми відкриваємо новий шлях до проєктування матеріалів, властивості яких можна контролювати за допомогою структури, а не хімічного складу". Він також додав, що "уявіть, що ви згинаєте лінійку, але згин стискається в просторі розміром менше мільярдної частки метра. У такому масштабі електрони в графені трохи зміщуються в один бік, утворюючи дві протилежні електричні сторони - наче полюси крихітної батарейки".

Дослідники порівнювали різко вигнуті складки з пласким графеном, що дозволило чітко визначити роль екстремальної кривизни. У попередніх дослідженнях часто вивчали більш пологі вигини або застосовували зовнішній тиск, що ускладнювало виокремлення цього тонкого ефекту.

Цей новий підхід до маніпуляцій з графеном може відкрити нові горизонти в розробці електронних пристроїв, що використовують нові принципи формоутворення. Результати роботи опубліковані у журналі Advanced Materials, DOI публікації: 10.1002/adma.202518224.

Дослідження графену та його властивостей має значний потенціал для розвитку нових технологій у сфері електроніки. Відкриття про можливість зміни електричних характеристик графену без хімічних втручань може стимулювати інноваційні підходи до створення нових матеріалів, що відповідають сучасним вимогам електроніки. Це може також привести до зменшення витрат на виробництво та підвищення ефективності електронних пристроїв у майбутньому.