Ученые показали, каким образом можно создать квантовые точки на поверхности графана
 Квантовая точка из графена на поверхности графана (получена путем удаления 150 атомов водорода с поверхности графана). (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Необычный по своим свойствам графен представляет собой двумерный лист атомов углерода, образующих гексагональную кристаллическую решетку. За счет уникальных электрических и механических свойств этого материала, многие ученые полагают, что он в самом ближайшем будущем может заменить кремний во многих практических применениях. Самое главное преимущество данного материала в том, что он позволит сделать электронные устройства меньше, при этом, вероятно, увеличить частоту их работы.
Однако, изучение «чистого» графена – лишь одно из направлений исследовательской работы. Уже сегодня известно несколько полезных «модификаций», получаемых из этого материала. Одним из наиболее распространенных является графан – лист графена, получивший дополнительные атомы водорода с обеих сторон от углеродной «матрицы». Если графен с точки зрения электропроводности проявляет металлические свойства, то графан – чистый изолятор. Т.е. преобразование от одного материала к другому представляет собой фазовый переход от проводника к изолятору, который, как показывают последние исследования, вполне можно использовать в научных целях.
Ученые из Rice University (США) показали, что удаление атомов водорода с некой области на листе графана позволяет «открыть» небольшие фрагменты чистого графена, которые ведут себя как квантовые точки. Более того, «освободившиеся» от водорода площади наиболее склонны к формированию шестигранных форм с резкими границами между графеном и графаном. Это означает, что каждая такая квантовая точка будет обособленной, т.е. не будет практически никакой утечки заряда из графена в графан.
К слову, квантовые точки представляют собой небольшие фрагменты полупроводника, где носители электрического тока (электроны или дырки) оказываются ограниченными в трехмерном пространстве, т.е. их свойства квантуются. Таким образом, варьирование размеров квантовой точки позволяет «настраивать» ее электронные свойства. В результате, квантовые точки взаимодействуют с электрическими и магнитными полями уникальным образом. Благодаря этому, квантовые точки вполне могут использоваться для формирования наноэлектронных или оптических цепей и устройств. В частности, их можно было бы задействовать в химических датчиках, солнечных элементах и даже полупроводниковых лазерах.
Подробно результаты проделанной работы изложены в журнале ACS Nano. В ближайшем будущем группа ученых надеется перенести свои разработки из научной среды в промышленность, создав первые реально действующие наноэлектронные цепи. Однако, перед этим ученые надеются лучше понять структуру границы графена и графана как с точки зрения кристаллической решетки, так и с позиции искажений в электромагнитных полях.
В качестве следующего этапа исследований уже запланировано создание аналогичных структур из графана, размещенного на кремниевой подложке.
Также по теме:
- Лаборатория IBM провела ИК-анализ свойств графена
- Эксперименты показали, что дрейфующие электроны перемещают атомы на поверхности в 20 раз быстрее
Источники: