石墨烯——铅笔中的一个原子厚的层——是比铜更好的导体,这对于电子设备来说是非常有希望的,但是有一个问题:通过它的电子不能停止。
目前为止。罗格斯大学-新不伦瑞克科学家学会了如何驯服石墨烯中的不规则电子,为新系统中能量损失低的电子超快传输铺平了道路。他们的研究在线发表在《自然纳米技术》上。
“这表明我们可以用电控制石墨烯的电子表示,”罗格斯大学物理系和天文文理学院的资深作者、州长教授委员会的Eva Y. Andrei说。“过去,我们不能。这就是为什么人们认为人们不能制造像晶体管这样需要用石墨烯开关的器件,因为它们的电子是疯狂的。”
安德烈说,现在有可能实现石墨烯纳米晶体管。到目前为止,石墨烯电子元件包括超快放大器、超级电容器和超低电阻率导线。石墨烯晶体管的加入将是迈向全石墨烯电子平台的重要一步。其他基于石墨烯的应用包括超灵敏的化学和生物传感器以及用于脱盐和水净化的过滤器。石墨烯还被开发用于平面柔性屏幕、可涂漆和可印刷的电子电路。
石墨烯是纳米薄的碳基石墨层,用铅笔书写。它比钢更坚固,是一个伟大的导体。但是当电子通过它时,它们会直线运行,它们的高速不会改变。安德烈说:“如果他们遇到障碍,他们就无法回头,所以他们必须通过它。"人们一直在研究如何控制或驯服这些电子."
她的团队通过高科技显微镜发送电压来驯服这些野生电子,这种显微镜的尖端非常锋利,有一个原子那么大。他们通过扫描隧道显微镜发射电压来创建类似光学系统的东西,这提供了原子尺度表面的三维视图。显微镜的尖端产生一个力场,可以捕获石墨烯中的电子或修改它们的轨迹,类似于透镜对光的影响。安德烈说,电子可以很容易地被捕获和释放,提供了一种有效的开关机制。
“你可以在石墨烯中不形成空穴的情况下捕获电子,”她说。“如果你改变电压,你可以释放电子。这样你就可以抓住他们,让他们随意离开。”
她说,下一步是通过在石墨烯上放置极细的导线(称为纳米线)并用电压控制电子来扩大规模。