Снимок электронного микроскопа: графеновый лист (окрашен красным) закреплён между двумя электродами. Гексагональная решётка углерода толщиной в один атом известна рекордно высокой подвижностью электронов. Теперь же учёные открыли, что совмещённые две такие плоскости при определённых условиях превращаются в изолятор.
Новое явление обнаружила группа физиков из трёх научных учреждений США. Оказалось, что в сдвоенном графене (bilayer graphene — BLG) существует запрещённая зона, которой вовсе нет в графене однослойном.
Из-за этого в условиях, когда число электронов, бегущих по
углеродной плоскости, очень мало, такой материал ведёт себя как
изолятор.
Рис. 1. Схема двухслойного графена. Синие шарики – атомы углерода (иллюстрация Lau lab, UC Riverside).
Ведущий автор работы, Чунь Нин Лау (Chun Ning Lau) из Калифорнийского университета в Риверсайде, объясняет:
«BLG становится изолятором, потому что его электроны спонтанно
организовывают себя, когда их количество невелико. Вместо того чтобы
передвигаться случайным образом, электроны движутся в определённом
порядке.
Это называется спонтанным нарушением симметрии. И это очень важное понятие, так как тот же самый принцип „наделяет" массой частицы в физике высоких энергий».
Масса интересовала и разработчиков данного опыта – масса
виртуальных частиц, формирующихся из электронов внутри кристалла BLG.
Команда нашла такие частицы и исследовала их поведение в присутствии
электрического и магнитного полей.
Полученные результаты больше относятся к теоретической физике, а вот прикладное значение BLG может найтись в электронике.
Авторы работы выяснили, что ширина запрещённой зоны в BLG
растёт вместе с внешним магнитным полем, а следовательно, ею можно
управлять и создавать на этой базе электронные компоненты вроде
транзисторов. Кроме того, команда предполагает, что ещё более широкую
запрещённую зону учёные найдут в трёхслойном и четырёхслойном графене. И
с такими материалами авторы исследования уже начали работать.
Результаты исследований опубликованы в статье:
J. Velasco Jr, L. Jing, W. Bao, Y. Lee, P. Kratz, V. Aji, M.
Bockrath, C. N. Lau, C. Varma, R. Stillwell, D. Smirnov, Fan Zhang, J.
Jung & A. H. MacDonald Transport spectroscopy of symmetry-broken insulating states in bilayer graphene. – Nature Nanotechnology. – 2012ю – doi:10.1038/nnano.2011.251.
- Источник(и):
1. membrana.ru
2. Калифорнийский университет в Риверсайде
http://www.nanonewsnet.ru/news/2012/dvukhsloinyi-grafen-proyavil-neozhidannoe-svoistvo
