ویژگیهای الکتریکی یک دولایهای از گرافن را میتوان با کشیدن و چرخش یکی از ورقههای دولایهای تغییر داد.

پژوهشگران با انباشتهکردن ورقههایی به ضخامت یک اتم توانستهاند مواد فوقنازکی با ویژگیهای الکتریکی و اپتیکی ویژه بسازند. این ویژگیها به چگونگی آرایش ورقهها بستگی دارد. یک جفت از ورقههای گرافن که برای مثال نسبت به هم اندکی کج انباشه شدهاند، میتوانند ابررسانا باشند (اینجا را ببینید). با این حال هنوز کسی به جستجوی این موضوع نپرداخته است که وقتی یک ورقه نسبت به ورقهی دیگر کشیده شود، چه اتفاقی میافتد. اکنون ویسنت رنارد (Vincent Renard) از دانشگاه آلپ گرونبل فرانسه و همکارانش دقیقاً همچون کاری را انجام دادهاند. آنها دریافتهاند که ویژگیهای الکتریکی دولایهایهای گرافن که تحت تنشهای مختلفی قرار میگیرند به شکل چشمگیری تغییر پیدا میکند.

رنارد و همکارانش، دولایهایهای خود را با رشد یک ورقهی گرافنی روی ورقه دیگر ایجاد کردهاند. این فرآیند به طور طبیعی مقادیر مختلفی از تنش و چرخش را به دو ورقه وارد میسازد. در نتیجه در موقعیتهای متناوب در طول دولایهای، ورقهها جهتگیری کرده و الگوهای لانهزنبوری اتمهای آنان به طور کامل با هم همپوشانی دارند. به طور میانگین، الگوی ورقهها به اندازهی نصف یک سلول لانهزنبوری جابجا میشود. این تیم از میکروسکوپ تونلزنی پویشی (STM) برای تحلیل رفتار الکترونها در نواحی همراستا و غیرهمراستا استفاده کردهاند.

این تیم پژوهشی با اندازهگیری ناحیهای که در آن لانهزنبوریها جهتگیری میکنند، با به صفر رساندن ولتاژ مابین نوک STM با دولایهای، قلههای بزرگی را در تعداد حالات الکترونی موجود مشاهده کردهاند. این افزایشهای ناگهانی برای اندازهگیریهای نواحی غیرهمراستای کوچک مشاهده شدهاند. ناحیههایی با تعداد حالات الکترونی بیشتر، پاکتهایی از الکترونهای به دام افتاده داشتهاند که میتواند به رفتار ابررسانایی یا مغناطیسی در دولایهای منجر شود.

تنظیم ویژگیهای الکتریکی گرافن با کشش و چرخش ورقهها هنوز مزایای ویژهای نسبت به رهیافتهای دیگر پیدا نکرده است اما این تیم میگوید روش آنها پژوهشهایی را با یک روش جدید برای رسیدن به این هدف فراهم میکند.

این پژوهش در مجلهی فیزیکال ریویو لترز منتشر شده است.

دربارهی نویسنده:

کریستوفر کراکت نویسندهای آزاد در مونتگومری، آلاباما است.

منبع: