Двухслойный графен работает как изоляционный материал

Группа исследователей под руководством физиков из Калифорнийского университета в Риверсайде (США) выявила новое свойство двухслойного графена. По словам ученых, это открытие аналогично обнаружению бозона Хиггса в физике частиц.

Графен, самый тонкий в мире эластичный материал, представляет собой лист из атомов углерода, выстроенных в гексагональную решетку. Благодаря плоской, похожей на проволочную сетку структуре листы хорошо поддаются укладке. Двухслойный графен образуется из двух особым образом уложенных графеновых листов. Как и однослойный графен, двухслойный обладает высокой способностью к переносу заряда, или высокой проводимостью. Последняя является следствием высоких скоростей, которые электроны могут приобретать в графеновом листе.

На днях в журнале Nature Nanotechnology физики сообщили о том, что в ходе изучения свойств двухслойного графена они установили, что, если число электронов в листе близко к нулю, материал становится изоляционным (т.е. оказывает сопротивление электрическому току). Это открытие может привести к применению графена в качестве материала в полупроводниковой и электронной областях промышленности.

Как пояснила Чунь Нин Лау, адъюнкт-профессор физики и астрономии и ведущий автор научного доклада на эту тему, двухслойный графен приобретает изолирующие свойства из-за того, что его электроны самопроизвольно организуются, если их число невелико. Вместо того чтобы передвигаться случайным образом, электроны движутся упорядоченно. В физике это называется «спонтанным разрывом симметрии» и является очень важной концепцией, поскольку тот же принцип придает массу частицам в физике высоких энергий.

В обычном проводнике имеется огромное количество движущихся хаотично электронов. Это можно сравнить с вечеринкой, на которую приглашены десять тысяч гостей, места за столом для которых не назначены. Если же на празднике только четыре гостя, они смогут быстро найти себе место. Примерно то же самое происходит с электронами в двухслойном графене, а это дает значительное преимущество, поскольку в однослойном варианте, вне зависимости от числа электронов, графен всегда остается проводником.

26 января 2012, Редактор