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- 發(fā)布時(shí)間2017-10-27 18:32
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近日，《自然納米技術(shù)》（Nanoscale）在線發(fā)表了美國羅格斯大學(xué)的科學(xué)家們成功控制住石墨烯中不守規(guī)矩的電子運(yùn)動的相關(guān)論述文章，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為在新型系統(tǒng)中以低能量損耗超高速傳輸電子鋪平了道路。該論文題為“Tuning a circular p–n junction in graphene from quantum confinement to optical guiding”。
石墨烯能夠?qū)щ姡贿^，電子在石墨烯當(dāng)中的運(yùn)動速度達(dá)到了光速的1/300,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了電子在一般導(dǎo)體中的運(yùn)動速度.這使得石墨烯中的電子,或更準(zhǔn)確地,應(yīng)稱為“載荷子”在這種材料當(dāng)中“狂野不羈”，無法被控制。現(xiàn)在，美國羅格斯大學(xué)新布朗斯維克分校的科學(xué)家打破了這種局限性，他們成功了控制住了石墨烯中不守規(guī)矩的電子運(yùn)動，這為石墨烯納米級晶體管的出現(xiàn)鋪平了道路。羅格斯大學(xué)藝術(shù)和科學(xué)學(xué)院物理與天文學(xué)系科學(xué)家Eva Y. Andrei說：“我們可以電控石墨烯中的電子，過去，我們無法做到這一點(diǎn)，因此，石墨烯一直無法成為晶體管材料。”
石墨烯當(dāng)中的電流運(yùn)動圖像
石墨烯是鉛筆芯當(dāng)中的碳基石墨納米薄層。它的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋼鐵，也是極好的導(dǎo)體。但是，當(dāng)電子通過石墨烯時(shí)，電子是以直線方式進(jìn)行，并且會保持高速。電子在石墨烯當(dāng)中如果碰到障礙，它們是不回頭的，人們一直在尋找如何控制或馴服這些電子的方法。科學(xué)家通過高科技顯微鏡發(fā)出電壓，在顯微鏡的尖端產(chǎn)生一個力場，其中俘獲石墨烯中的電子或改變運(yùn)動其軌跡，類似于鏡頭對光線的影響。
通過一個尖銳的尖端產(chǎn)生一個力場，可以捕獲石墨烯中的電子，或者改變它們的軌跡，類似于透鏡對光線的影響。Andrei表示，電子可以很容易被捕獲和釋放，從而提供了一種有效的開關(guān)切換機(jī)制。Andrei說：“你可以捕捉電子，而不會在石墨烯中產(chǎn)生孔洞。如果改變電壓，你可以釋放電子，讓它們隨意運(yùn)動。”下一步，研究人員將通過將極細(xì)的線（稱為納米線），放在石墨烯頂部，并用電壓控制電子來擴(kuò)大控制規(guī)模。
石墨烯具有廣闊的應(yīng)用前景
到目前為止，人類已經(jīng)開發(fā)出的石墨烯電子部件包括超快速放大器，超級電容器和超低電阻率電線。石墨烯晶體管將是邁向全石墨烯電子平臺重要的一步。其它基于石墨烯的應(yīng)用還包括超靈敏化學(xué)與生物傳感器，用于脫鹽和水凈化的過濾器。石墨烯也可以用于平面柔性屏幕以及可噴涂和可印刷的電子電路開發(fā)。相關(guān)論文全文發(fā)表在 Nature Nanotech.（DOI: 10.1038/nnano.2017.181）上。
來源：江南石墨烯研究院、羅格斯大學(xué)官網(wǎng)
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