Вчені приборкали “дикі” електрони, які рухаються по графену

Графен, незвичайна форма вуглецю, кристалічна решітка якого має товщину в один атом, володіє цілим рядом унікальних властивостей. Цей матеріал є одним з кращих провідників електричного струму за рахунок того, що “некеровані” електрони рухаються в цьому матеріалі практично по прямій, не зустрічаючи перешкод, тобто без електричного опору.

Це є одночасно і сильною і слабкою стороною графена, адже для використання матеріалу в електроніці потрібні способи управління потікаючим через нього електричним струмом.

В даний час вченими вже була створена маса електронних пристроїв на основі графену, включаючи швидкодіючі підсилювачі, суперконденсатори, провідники з низьким питомим опором, чорнило для друку гнучких електронних схем. Але якщо з’явиться можливість управління електричним струмом через цей матеріал, то стане можливим створення графенових транзисторів, здатних працювати на дуже високих частотах.

І приборкати “дикі” графенові електрони вийшло у вчених з університету Ратджерса і Нью-Брансвика, крім цього, розроблений ними метод управління забезпечує дуже низькі втрати енергії, що дуже важливо для деяких областей застосування, в тому числі і електроніки.

Група професора Єви І. Андрій (Eva Y. Andrei) для управління рухом електронів використовувала електричний потенціал, що прикладається до поверхні графену наконечником тунельного скануючого мікроскопа, “заточеного” до атомарної товщини. Електричне поле, створюване навколо наконечника мікроскопа, являє собою щось на зразок пастки для електронів, яка відхиляє траєкторію їх руху, подібно до того, як оптична лінза переломлює світло.

За допомогою регулювання потенціалу на наконечнику мікроскопа “сила” пастки для електронів може бути налаштована так, що електрони будуть або потрапляти в неї, або проходити крізь неї безперешкодно. Іншими словами, електричне поле забезпечує надійне релейне (вкл / викл) перемикання електричного струму, що протікає через графен.

“У наших експериментах ми показали, що можна забезпечити уловлювання електронів в графені без необхідності влаштовувати спеціальні дефекти в цьому матеріалі” – розповідає професор Андрій – “Змінюючи потенціал наконечника мікроскопа, ми змінюємо протікаємий електричний струм. Іншими словами, ми отримали повністю працездатний графеновий транзистор з дуже низьким перехідним опором у відкритому режимі “.

Наступним кроком, який збираються зробити вчені, стане спроба заміни наконечника тунельного мікроскопа надзвичайно тонкими нанопровідниками, які будуть розміщені в безпосередній близькості від поверхні графеновой плівки. Зміна електричного потенціалу на цих нанопровідниках буде працювати точно так само, як і зміна потенціалу на наконечнику мікроскопа, тобто нанопровідники вступатимуть в якості керуючих електродів, затворів, графенових транзисторів.