محققان شکل جدیدی از ساختار گرافن با خواص منحصر به فرد را ارائه کردند خبرنگاران - مجله رویای کره ای

به گزارش گروه فناوری خبرنگاران، محققان سراسر دنیا در حال جستجوی مواد مصنوعی جدید با ویژگی های خاص مانند ابررسانایی هستند. این مواد جدید می توانند تاثیر مهمی در توسعه الکترونیک کم مصرف داشته باشند. ماده اولیه اغلب این مواد مصنوعی جدید، گرافن است.

محاسبات نظری پیش بینی می نماید که ترکیبی با نام گرافن کاگومه، باید دارای ویژگی های کاملاً متفاوتی نسبت به گرافن معمولی باشد. گرافن کاگومه از الگوی منظم شش ضلعی و مثلث متساوی الاضلاع تشکیل شده است که یکدیگر را احاطه نموده اند. نام کاگومه از هنر قدیمی ژاپنی بافندگی کاگومه گرفته شده است که در آن سبد هایی به این شکل بافته می شوند.

محققان گروه فیزیک و موسسه علوم نانو سوئیس در دانشگاه بازل، با همکاری دانشگاه برن، گرافن کاگومه را برای اولین بار فراورینموده و مورد مطالعه قرار داده اند. نتایج این پروژه در نشریه Angewandte Chemie به چاپ رسیده است. این آنالیز های محققان نتایج امیدوار نماینده ای ارائه داده است که به ویژگی های الکتریکی یا مغناطیسی غیرمعمول این نانوساختار اشاره دارد.

برای فراوری گرافن کاگومه، این تیم با استفاده از لایه نشانی بخار، پیش ماده ای را به یک زیرلایه از جنس نقره افزوده و سپس آن را گرم کردند تا یک واسطه آلی فلزی روی سطح فلز تشکیل گردد. گرمایش بیشتر گرافن کاگومه را فراوری می نماید که منحصراً از اتم های کربن و نیتروژن ساخته شده و از همان الگوی منظم شش ضلعی ها و مثلث ها برخوردار است.

این گروه تحقیقاتی دانشگاه بازل برای اولین بار یک ترکیب گرافنی ساخته شده از اتم های کربن و چند اتم نیتروژن فراوری کردند که یک شبکه منظم از شش ضلعی ها و مثلث ها را تشکیل می دهد. این شبکه لانه زنبوری شکل و به اصطلاح کاگومه مانند نیمه هادی ها رفتار می نماید و همچنین می تواند ویژگی های الکتریکی غیرمعمولی داشته باشد. در آینده، ممکن است از این نانوساختار در حسگر های الکترونیکی یا کامپیوتر های کوانتومی استفاده گردد.

دکتر رمی پاولک، از محققان این پروژه می گوید: ما برای آنالیز خواص ساختاری و الکترونیکی شبکه کاگومه از میکروسکوپ های تونل زنی و نیروی اتمی استفاده کردیم. با استفاده از این نوع میکروسکوپ، محققان می توانند ویژگی های ساختاری و الکتریکی مواد را با استفاده از یک نوک کوچک آنالیز نمایند.

با انجام این کار، محققان مشاهده کردند که یک گروه از الکترون های خاص، که با اعمال ولتاژ الکتریکی انتخاب می شوند، بین مثلث ها در شبکه بلوری گرافن کاگومه، به دام می افتند. این رفتار به وضوح گرافن کاگومه را از گرافن معمولی متمایز می نماید، جایی که الکترون ها در حالت های مختلف انرژی در شبکه توزیع می شوند.

پروفسور ارنست مایر، رهبر گروهی که این پروژه در آن صورت گرفته است، می گوید: متمرکز شدن الکترون ها در یک محدوده تعیین که در گرافن کاگومه دیده می گردد بسیار مطلوب و دقیقاً همان چیزی است که ما بدنبال آن بودیم. این کار باعث ایجاد برهم کنش قوی بین الکترون ها می گردد و به نوبه خود، این برهم کنش زمینه را برای پدیده های غیرمعمول مانند راهنمایی بدون مقاومت فراهم می نماید.

تجزیه و تحلیل ها نشان داد که گرافن کاگومه دارای ویژگی های نیمه رسانا است، به عبارت دیگر، رسانایی آن می تواند مانند ترانزیستور روشن یا خاموش گردد. به این ترتیب، گرافن کاگومه تفاوت قابل توجهی با گرافن دارد، گرافنی که رسانایی آن به راحتی روشن و خاموش نمی گردد.