石墨烯可做納米變壓器

石墨烯可做納米變壓器

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)10月15日（北京時(shí)間）報(bào)道，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)研究人員最新研究顯示，把單原子層精確地堆疊起來(lái)，有望造出大量新型材料和設(shè)備，石墨烯及有關(guān)單原子厚度晶體為此提供了廣闊的選擇。他們按照期望的順序，將石墨烯和氮化硼的單原子層晶體一層壓一層地堆疊起來(lái)，構(gòu)建出一種“多層糕”，可作為納米級(jí)的變壓器。相關(guān)論文發(fā)表在10月14日的《自然·物理學(xué)》雜志網(wǎng)站上。
自從2004 年首次被分離出來(lái)，石墨烯為許多領(lǐng)域帶來(lái)了徹底變革的可能。從智能手機(jī)、超快寬帶、計(jì)算機(jī)芯片到藥物遞送，石墨烯有望取代現(xiàn)有硅材料。該研究由曼徹斯特大學(xué)列昂尼德·波諾馬連科和諾貝爾獎(jiǎng)得主安德烈·蓋姆領(lǐng)導(dǎo)，他們認(rèn)為，人們尚未找到石墨烯真正大顯身手的舞臺(tái)，能發(fā)揮它們卓越屬性的新設(shè)備和新材料還沒(méi)發(fā)明出來(lái)。

在納米變壓器中，由于局部電場(chǎng)的作用，電子在一層金屬中移動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)另一層金屬中的電子產(chǎn)生拉力，這一現(xiàn)象稱為“庫(kù)侖拖曳”。而要利用這一規(guī)律，需要將金屬一層層隔開(kāi)，讓它們彼此絕緣，但分開(kāi)的距離不能超過(guò)幾個(gè)原子間距。這種結(jié)構(gòu)是許多復(fù)雜精細(xì)的新型電子和光子設(shè)備的基礎(chǔ)，包括許多晶體管和探測(cè)器都采用這一新結(jié)構(gòu)。而現(xiàn)有材料做不到這一點(diǎn)，這對(duì)目前的納米技術(shù)而言是個(gè)巨大飛躍。

研究人員將石墨烯作為單原子導(dǎo)電平面，將僅4個(gè)原子薄的氮化硼作為電絕緣體。他們先從塊狀石墨中剝?nèi)×耸┢矫妫⒂猛瑯蛹夹g(shù)得到了氮化硼原子層，然后用一種先進(jìn)的納米技術(shù)，像拼裝“壘高”玩具那樣將石墨烯和氮化硼晶體一層層堆疊起來(lái)，按照期望的層面順序組裝成新晶體。

納米變壓器由曼徹斯特大學(xué)的羅曼·戈巴喬夫組裝，他描述這種技術(shù)時(shí)說(shuō)：“這就像《發(fā)條鋼跳蚤的故事》里的情節(jié)，只有用最高倍顯微鏡才能看到跳蚤在跳舞，甚至還釘著極小的馬蹄鐵。我們的納米‘壘高’就是這種技術(shù)的進(jìn)一步推演?！?br>
蓋姆補(bǔ)充說(shuō)：“這一研究還證明了以原子的精度一層層地搭建平面，能造出有多種功能的復(fù)雜設(shè)備。我們有一個(gè)完整的原子層材料庫(kù)，只要將這些材料結(jié)合起來(lái)，就可能創(chuàng)造出自然界中沒(méi)有的主要新材料，這條路的前景比石墨烯本身更令人興奮?！?/p>