De studie is een samenwerking tussen LeRoy’s lab en onderzoekers aan het MIT in Cambridge, Massachusetts, het Nationaal Instituut voor Materiaalwetenschappen in Tsukuba, Japan en de Universiteit van Genève, Zwitserland. Een gedeelte van het project werd gefinancierd door subsidies van het Amerikaanse leger en National Science Foundation.
“Als je een transistor wil maken, moet je in staat zijn om de stroom van elektronen te stoppen”, zegt Brian LeRoy, een assistent-professor aan de universiteit in Arizona.
“In grafeen gaan de elektronen gewoon door. Het is moeilijk om ze te stoppen.”
“Neem nu tennisballen als voorbeeld”, vertelt hij verder.
“Normaal gesproken, als je een tennisbal tegen een muur gooit, stuitert de bal terug. Beeld je de elektronen in als tennisballen. Door de kwantummechanische effecten is er een kans dat de bal door de muur zou gaan en eindigt aan de andere kant.
Bij grafeen gaat de tennisbal voor 100% van de tijd door de muur.”
Dit vreemde gedrag maakt het moeilijk om te bepalen waar de elektronen heen gaan in grafeen.
LeRoy’s groep heeft ontdekt dat een laag grafeen bovenop boornitride, ook wel witte grafiet genoemd, voorkomt dat sommige van de elektronen de overgang maken naar de andere zijde.
De groep bereikte deze prestatie door het plaatsen van grafeen vellen op boornitride onder bepaalde hoeken, waardoor de hexagonale structuur in beide materialen zodanig overlappen dat er secundaire grotere hexagonale patronen ontstaan.
Als de hoek precies goed is wordt een punt bereikt waar bijna geen elektronen door gaan.
“Je zou kunnen zeggen dat we gaten in de muur maken,” voegde LeRoy toe, “en zodra de muur gaten in zich heeft, merken we dat een aantal van de tennisballen er niet langer meer door gaan. Het is het tegenovergestelde van wat je zou verwachten. Dat laat je zien hoe raar dit is. Het is allemaal te wijten aan de relativistische kwantum effecten.”
Een eerste stap naar een meer gecontroleerde elektronenstroom in grafeen.
Bron: physorg.com
Foto: Brian LeRoy