Grafen może zastąpić krzem

W najbliższych tygodniach w Nature ukaże się artykuł Evy Andrei i jej kolegów z Rugers University, w którym opisują odkryte przez siebie nowe właściwości grafenu. W przyszłości ich odkrycie może doprowadzić do powstania wyjątkowo wydajnych urządzeń elektronicznych.

Naukowcy zaobserwowali, że elektrony w grafenie mogą silnie ze sobą oddziaływać. Wcześniej jedynie teoretyzowano, iż jest to możliwe. Teraz zjawisko, podobne do nadprzewodnictwa, zaobserwowano w laboratorium.

W grafenie zachodzi ono dzięki nowemu stanowi materii, w skład którego wchodzą częściowo naładowane kwazicząsteczki i dochodzi do transportowania ładunku bez jego rozpraszania się.

W większości materiałów elektrony mają masę, jednak w grafenie jej nie mają, co kazało wielu naukowcom wątpić, czy w takiej sytuacji uda się zaobserwować silne oddziaływania pomiędzy elektronami.

Nasza praca wykazała, że wcześniejsze nieudane próby zaobserwowania skorelowanego zachowania nie były powodowane naturą grafenu - mówi Eva Andrei. Przyczyną były interferencje ze strony materiału, na którym umieszczano grafen oraz próbników wykorzystywanych podczas badań.

Do obserwacji zachowania relatywistycznych kwazicząsteczek w grafenie wykorzystano ułamkowy kwantowy efekt Halla. Ma on miejsce, gdy nośniki ładunku poruszają się w dwuwymiarowej przestrzeni i są poddane działaniu pola magnetycznego. Gdy interakcje pomiędzy takimi nośnikami są wystarczająco mocne, dochodzi do powstania nowych kwazicząsteczek o ładunku stanowiącym ułamek ładunku elektronu. Występowanie ułamkowego kwantowego efektu Halla to dowód na silne skorelowane zachowanie naładowanych cząstek. Dotychczas nie było jednak pewne, czy pozbawione masy elektrony będą zachowywały się w ten sam sposób.

Odkrycie naukowców z Rutgers University powinno zachęcić innych specjalistów do badań nad grafenem, dowodzą one bowiem, że materiał ten może w przyszłości zastąpić krzem.


Autor: Mariusz Błoński

Kopalnia Wiedzy