محققان در حال نزدیک شدن به کنترل گرافن دو بعدی هستند

دستگاهی که در حال حاضر این را به شما نشان می دهد نتیجه انقلاب سیلیکون است. برای ایجاد مدارهای الکترونیکی مدرن، محققان هدایت جریان های سیلیکونی را از طریق ناخالصی ها کنترل می کنند. به عبارت دیگر میزان الکترون ها یا ذرات با بار مثبت درون یک جسم را مطالعه می کنند. این به آنها اجازه می دهد تا جریان الکتریسیته را کنترل کنند و الکترون ها را – که به عنوان ناخالصی ها شناخته می شوند – در یک شبکه اتمی سه بعدی تنظیم کنند.

شبکه سیلیکونی سه بعدی برای نسل بعدی الکترونیک بسیار بزرگ است. اینها شامل ترانزیستورهای بسیار نازک، تجهیزات ارتباطی نوری جدید و حسگرهای زیستی انعطاف پذیر است که می توانند در بدن انسان وارد شوند یا حتی کاشته شوند. برای کاهش وزن این قطعات، محققان در تلاشند از مواد گرافن مانند که کمتر از ورقه های اتم هستند استفاده کنند. با این حال، روش آزمایش شده برای ناخالصی سه بعدی سیلیکون با استفاده از گرافن دو بعدی، که از یک لایه اتم کربن تشکیل شده است، به طور کلی قادر به هدایت جریان الکتریکی نیست و نیاز به اصلاح دارد.

محققان قبلا سعی کرده اند این مشکل را با استفاده از “پوسته انتقال بار” حل کنند. در این روش می توان الکترون ها را با استفاده از پوسته از گرافن استخراج کرد. اما این روش چندان موثر نبوده است.

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

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

محققان دریافتند که روش جدید آنها برای تحریک گرافن موثرتر از تلاش های قبلی بوده است. به دلیل این نوع تحریک، گرافن رسانایی الکتریکی بالاتری نسبت به فلزات دارد، حتی فلزات رسانای بالاتری مانند مس و طلا.

هان گفت: «این روش جدیدی برای تنظیم خواص گرافن بر اساس نوع تقاضا است. ما به تازگی شروع به بررسی امکانات این تکنیک جدید کرده‌ایم.»

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