Yhdysvaltain energiaministeriön Ames-laboratorion tutkijat pystyivät onnistuneesti manipuloimaan grafeenin elektronista rakennetta. Tämä voi mahdollistaa grafeenitransistorien valmistuksen tulevaisuudessa.
Tutkijat pystyivät laskemaan teoreettisesti mekanismin, jolla grafeenin elektronista kaistarakennetta voitaisiin muokata metalliatomeilla. Työ ohjaa kokeellisesti vaikutuksen käyttöä grafeenin kerroksissa harvinaisten maametallien ioneilla, jotka ovat interkalatoitu grafeenin ja piikarbidisubstraatin väliin. Koska metalliatomit ovat magneettisia, lisäykset voivat myös muuttaa grafeenia sopivaksi spintroniikan käytettäväksi.
Kyvyttömyys hallita tai virittää grafeenin ominaisuuksia kuten erityisesti kaistaeroa on estänyt sen käytännöllistä soveltamista esimerkiksi transistoreina. Tutkijat osoittivat, että metallilla interkalatoidulla grafeenilla on viritettävät kaistarakenteet ja siksi menetelmä on elinkelpoinen epitaksiaalisen grafeenin elektronisen kaistarakenteen manipuloimiseksi.
Aalto-yliopiston, Utrechtin yliopiston ja Delftin teknillisen yliopiston tutkijat ovat puolestaan onnistuneet valmistamaan grafeenirakenteita atomin tarkkuudella eli he ovat löytäneet kemiallisen reitin grafeenielektroniikan kehittämiseksi.
Grafeenin sähköisiä ominaisuuksia voidaan hallita syntetisoimalla siitä kapeita grafeeni-nanonauhoja. Tiedetään, että näiden nauhojen sähköiset ominaisuudet riippuvat siitä, kuinka monen atomin levyinen se on. Viiden atomin levyisenä nauha on hyvin johtava sähkönjohdin, mutta kahden atomin lisääminen tekee siitä puolijohteen.
- Pystyimme saumattomasti liittämään seitsemän atomin levyisen nauhan viiden atomin levyiseen. Näin syntyi puolijohde-metalli-liitos, joka on elektronisten komponenttien peruspalanen, sanoo Ingmar Swart Utrechtin yliopistosta.
Tutkijat valmistivat grafeenirakenteet kemiallisen reaktion avulla. - Tämä on erilainen metodi kuin se, mitä tällä hetkellä hyödynnetään elektronisten komponenttien valmistuksessa. Grafeenin kanssa on olennaista, että rakenne pystytään valmistamaan atomin tarkkuudella, joten on luultavaa, että kemiallinen reitti on ainoa tehokas tapa, Ingmar Swart korostaa.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 7.9.2017
