גרפן מורכב משכבה אחת של אטומי פחמן המסודרים בסריג משושה. חומר זה גמיש מאוד ובעל תכונות אלקטרוניות מצוינות, מה שהופך אותו לאטרקטיבי עבור יישומים רבים - במיוחד רכיבים אלקטרוניים.
חוקרים בראשות פרופסור כריסטיאן שונברג מהמכון השוויצרי לננו-מדעים ומהמחלקה לפיזיקה של אוניברסיטת באזל חקרו כיצד לתפעל אתתכונות אלקטרוניות של חומרים באמצעות מתיחה מכנית.לשם כך, הם פיתחו מסגרת שבאמצעותה ניתן למתוח את שכבת הגרפן הדקה מבחינה אטומית באופן מבוקר תוך מדידת התכונות האלקטרוניות שלה.
כאשר מפעילים לחץ מלמטה, הרכיב יתכופף. זה גורם לשכבת הגרפן המוטמעת להתארך ולשנות את התכונות החשמליות שלה.
כריכים על המדף
המדענים ייצרו תחילה "כריך" עם שכבת גרפן בין שתי שכבות של בורון ניטריד. הרכיבים המסופקים עם מגעים חשמליים מוחלים על המצע הגמיש.
לאחר מכן השתמשו החוקרים בטריז כדי להפעיל לחץ על מרכז הכריך מלמטה. "אנו משתמשים בו כדי לכופף את הרכיבים בצורה מבוקרת ולהאריך את כל שכבת הגרפן", הסביר המחבר הראשון ד"ר לוג'ון וואנג.
"מתיחה של גרפן מאפשרת לנו לשנות באופן סלקטיבי את המרחק בין אטומי פחמן, ובכך לשנות את אנרגיית הקישור שלהם", הוסיף החוקר הניסויי ד"ר אנדראס באומגרטנר.
מצב אלקטרוני שונההחוקרים השתמשו תחילה בשיטות אופטיות כדי לכייל את מתיחה הגרפן. לאחר מכן הם השתמשו בשיטות חשמליות. מדידות הובלה כדי לחקור כיצד דפורמציה של גרפן משנה את אנרגיית האלקטרונים. אלה יש לבצע מדידות במינוס 269 מעלות צלזיוס כדי לראות שינויים באנרגיה.
דיאגרמות רמת אנרגיה של התקן של גרפן לא מתוח וגרפן ב' מתוח (מוצלל בירוק) בנקודת המטען הנייטרלית (CNP). "המרחק בין הגרעינים משפיע ישירות על מאפייני המצבים האלקטרוניים בגרפן", אומר באומגרטנר.סיכם את התוצאות. "אם המתיחה אחידה, רק מהירות האלקטרונים והאנרגיה שלהם יכולים להשתנות. השינוי באנרגיה היא למעשה הפוטנציאל הסקלרי שחוזה התאוריה, וכעת הצלחנו להוכיח זאת באמצעותניסויים." סביר להניח שתוצאות אלו יובילו לפיתוח חיישנים או סוגים חדשים של טרנזיסטורים. בנוסף,גרפן, כמערכת מודל לחומרים דו-ממדיים אחרים, הפך לנושא מחקר חשוב ברחבי העולם בבשנים האחרונות.
זמן פרסום: 2 ביולי 2021
