اکنون محققان به کنترل گرافن دو بعدی نزدیک تر شده اند

دستگاهی که اکنون این را به شما نشان می دهد نتیجه انقلاب سیلیکون است. برای ایجاد یک مدار الکترونیکی پیچیده، محققان هدایت جریان های سیلیکونی را از طریق ناخالصی ها کنترل کردند. به عبارت دیگر، تعداد الکترون ها یا ذرات مثبت درون یک جسم را مطالعه می کنند. این به آنها اجازه می دهد تا جریان الکتریسیته را کنترل کنند و الکترون ها – به نام ناخالصی ها – را در خط اتمی سه بعدی کنترل کنند.

شبکه سیلیکونی سه بعدی برای نسل بعدی لوازم الکترونیکی بزرگ است. این شامل ترانزیستورهای بسیار نازک، دستگاه های ارتباطی نوری جدید و حسگرهای زیستی انعطاف پذیر است که می توانند پوشیده شوند یا حتی در بدن انسان کاشته شوند. برای کاهش وزن این قطعات، محققان سعی دارند از موادی مانند گرافن که کوچکتر از صفحه اتمی است استفاده کنند. با این حال، روش آزمایش برای ناخالصی های سه بعدی سیلیکون با استفاده از گرافن دو بعدی، متشکل از لایه ای از اتم های کربن، به طور معمول نمی تواند جریان را هدایت کند و نیاز به اصلاح دارد.

پیش از این، محققان سعی کرده بودند این مشکل را با استفاده از “پوسته انتقال بار” حل کنند. به این ترتیب می توان الکترون ها را با استفاده از پوسته از گرافن استخراج کرد. اما این روش خیلی خوب کار نمی کند.

اکنون یک مطالعه جدید در مجله Nature راه بهتری را پیشنهاد می کند. تیمی از محققان میان رشته ای به رهبری جیمز هاون و جیمز تهرانی از دانشگاه کلمبیا و وون جونگ یو از دانشگاه سونگ کیونگ کوان در کره، روشی برای تجزیه گرافن از طریق پوسته انتقال هزینه ساخته شده از سلنید اکسی تنگستن یا TOS با ناخالصی کم.

هنگامی که TOS روی گرافن قرار می گیرد، گرافن منافذ را با الکتریسیته پر می کند. رسانایی این سوراخ ها را می توان با افزودن چندین لایه اتمی TOS بین گرافن برای کنترل بهتر خواص رسانایی ماده تنظیم کرد.

محققان دریافته‌اند که تحریک گرافن در رویکرد جدیدشان مؤثرتر از تلاش‌های قبلی است. این نوع تحریک به گرافن رسانایی بالاتری نسبت به فلزات می دهد، حتی فلزات بسیار رسانا مانند مس و طلا.

هاون گفت: «این روش جدیدی برای تنظیم خواص گرافن بر اساس نوع نیاز است. ما تازه شروع به کشف امکانات این تکنیک جدید کرده ایم.»

محققان امیدوارند در آینده با تغییر حالت TOS، خواص الکتریکی گرافن را تغییر دهند. این تیم همچنین در حال بررسی گنجاندن ناخالصی‌ها در دستگاه‌های فوتونیک برای استفاده در سیستم‌های مخابراتی و محاسبات کوانتومی است.