Οι φυσικοί ανακαλύπτουν πώς να αλλάξουν την κρυσταλλική δομή του γραφένιου

Οι φυσικοί από το Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ έχουν ανακαλύψει έναν τρόπο να αλλάξουν την κρυσταλλική δομή του γραφένιου, ένα δισδιάστατο υλικό από άτομα άνθρακα που είναι διατεταγμένα σε εξαγωνικό πλέγμα. Η ανακάλυψη θα μπορούσε να έχει επιπτώσεις στην ανάπτυξη νέων ηλεκτρονικών συσκευών, όπως τρανζίστορ και ηλιακά κύτταρα.

Το Graphene είναι ένα πολλά υποσχόμενο υλικό για ηλεκτρονικές συσκευές επειδή έχει εξαιρετική ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα. Ωστόσο, η χρήση τους σε συσκευές ήταν περιορισμένη επειδή είναι δύσκολο να ελέγξει την κρυσταλλική δομή της. Η κρυσταλλική δομή του graphene καθορίζει τις ηλεκτρονικές του ιδιότητες, όπως το χάσμα της ζώνης, το οποίο είναι η διαφορά ενέργειας μεταξύ των ζωνών σθένους και αγωγιμότητας.

Οι φυσικοί του Μάντσεστερ διαπίστωσαν ότι θα μπορούσαν να αλλάξουν την κρυσταλλική δομή του γραφένιου εφαρμόζοντας πίεση. Χρησιμοποίησαν ένα κελί Anvil Diamond για να εφαρμόσουν πιέσεις μέχρι 25 gigapascals (GPA), το οποίο ισοδυναμεί με την πίεση στο κέντρο της γης.

Σε αυτές τις πιέσεις, το πλέγμα graphene μετατράπηκε σε μια νέα κρυσταλλική δομή που ονομάζεται ABC στοίβαξη. Στη στοίβαξη ABC, τα άτομα άνθρακα είναι διατεταγμένα σε εξαγωνικό πλέγμα, αλλά τα στρώματα στοιβάζονται σε εναλλασσόμενο μοτίβο. Αυτή η νέα κρυσταλλική δομή έχει διαφορετικό κενό ζώνης από το αρχικό πλέγμα γραφένιου, το οποίο θα μπορούσε να το καταστήσει πιο κατάλληλο για ορισμένες ηλεκτρονικές συσκευές.

Η ανακάλυψη ενός τρόπου αλλαγής της κρυσταλλικής δομής του graphene θα μπορούσε να ανοίξει νέες δυνατότητες για την ανάπτυξη ηλεκτρονικών συσκευών. Για παράδειγμα, θα μπορούσε να είναι δυνατή η δημιουργία τρανζίστορ με διαφορετικά κενά ζώνης, τα οποία θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας των ηλιακών κυττάρων και άλλων ηλεκτρονικών συσκευών.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications.