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 שננברגר מהמכון השוויצרי למדעי הננו והמחלקה לפיזיקה של אוניברסיטת באזל למדו כיצד לתמרן אתתכונות אלקטרוניות של חומרים באמצעות מתיחה מכנית.על מנת לעשות זאת, הם פיתחו מסגרת שדרכה ניתן למתוח את שכבת הגרפן הדקה מבחינה אטומית באופן מבוקר תוך מדידת תכונותיה האלקטרוניות.
כאשר מופעל לחץ מלמטה, הרכיב יתכופף.זה גורם לשכבת הגרפן המוטבעת להתארך ולשנות את התכונות החשמליות שלה.
כריכים על המדף
המדענים ייצרו לראשונה כריך "כריך" עם שכבת גרפן בין שתי שכבות של בורון ניטריד.הרכיבים המסופקים עם מגעים חשמליים מיושמים על המצע הגמיש.
לאחר מכן השתמשו החוקרים בטריז כדי להפעיל לחץ על אמצע הכריך מלמטה."אנחנו משתמשים בו כדי לכופף את הרכיבים בצורה מבוקרת ולהרחיב את כל שכבת הגרפן", הסביר המחבר הראשון ד"ר לוג'ון וואנג.
"מתיחת גרפן מאפשרת לנו לשנות באופן סלקטיבי את המרחק בין אטומי פחמן, ובכך לשנות את אנרגיית הקישור שלהם", הוסיף חוקר הניסוי ד"ר אנדראס באומגרטנר.
שינה מצב אלקטרוניהחוקרים השתמשו לראשונה בשיטות אופטיות כדי לכייל את המתיחה של הגרפן.לאחר מכן השתמשו בחשמל מדידות תחבורה כדי ללמוד כיצד העיוות של הגרפן משנה את אנרגיית האלקטרונים.אלה יש לבצע מדידות במינוס 269 מעלות צלזיוס כדי לראות שינויים באנרגיה.
דיאגרמות של רמת אנרגיה במכשיר של גרפן לא מתאמץ וגרף מתוח (בגוון ירוק) בנקודת המטען הנייטרלית (CNP). "המרחק בין הגרעינים משפיע ישירות על המאפיינים של המצבים האלקטרוניים בגרפן", באומגרטנרסיכם את התוצאות."אם המתיחה אחידה, רק מהירות האלקטרון והאנרגיה יכולים להשתנות. השינוי באנרגיה היא בעצם הפוטנציאל הסקלרי שחוזה התיאוריה, וכעת הצלחנו להוכיח זאת באמצעותניסויים." ניתן להעלות על הדעת שתוצאות אלו יובילו לפיתוח חיישנים או סוגים חדשים של טרנזיסטורים.בנוסף,גרפן, כמערכת מודל לחומרים דו-ממדיים אחרים, הפך לנושא מחקר חשוב ברחבי העולם בשנים האחרונות.
זמן פרסום: יולי-02-2021