محققان آمریکایی ادعا می‌کنند که توانسته‌اند «راز &#۹۶۰ گمشده» را -که از زمان کشف ماده گرافن در ۲۰۰۴، ذهن فیزیک‌دان‌ها را به خود مشغول کرده بود- حل کنند. &#۹۶۰ مورد بحث به اختلاف بین رسانایی تئوری و تجربی گرافن ارتباط پیدا می‌کند.
کشف راز &#۹۶۰ گمشده در صفحات گرافیت
محققان آمریکایی ادعا می‌کنند که توانسته‌اند «راز π گمشده» را -که از زمان کشف
ماده گرافن در ۲۰۰۴، ذهن فیزیک‌دان‌ها را به خود مشغول کرده بود- حل کنند. π مورد
بحث به اختلاف بین رسانایی تئوری و تجربی گرافن ارتباط پیدا می‌کند.
این گروه رسانایی گرافن را در طول قطعات ریزگرافن،
به‌صورت تابعی از ولتاژ اعمال‌شده و نسبت طول به عرض ورقه‌ها اندازه‌گیری کرد.
نتایج نشان می‌دهد که نظریه درست است؛ اما تنها در مورد ورقه‌های بسیار کوچک با شکل‌های
خاص صادق است.
گرافن یک ماده محبوب برای محققان نانو است؛ زیرا ساخت آن ساده بوده و رسانای گرمایی
و الکتریکی بسیار خوبی است. این حقیقت که ضخامت آن به‌اندازه یک اتم است، باعث شده‌است
که به یک ماده ایده‌ال برای مطالعه خواص عجیب و غریب الکترون‌های «دو‌بعدی» تبدیل
گردد.
شاید اصلی‌ترین خاصیت گرافن این باشد که همزمان می‌تواند مانند فلز و نیمه‌رسانا
رفتار کند. اگر الکترودهایی در دو طرف یک ورقه قرار داده شود و یک ولتاژ گیت هم
در عرض سطح اعمال گردد، آنگاه رسانایی الکتریکی در طول ورقه برای مقادیر مختلف
ولتاژ گیت متفاوت خواهد بود (درست مانند یک نیمه‌رسانا)؛ ولی برخلاف آن، با کم شدن
ولتاژ گیت از یک مقدار معین، رسانایی به‌سمت صفر میل نمی‌کند ( چیزی که از یک فلز
انتظار می‌رود). در گذشته هنگامی که فیزیک‌دان‌ها برای اندازه‌گیری این رسانایی
کمینه تلاش کردند، به این مطلب پی بردند که مقدار آن به اندازه یک فاکتور π (حدود
۱۴/۳) از مقدار پیش‌بینی شده نظری بزرگ‌تر است.
در حالی که بعضی‌ها نگران غلط بودن نظریه بودند عده‌ای شروع به مطالعه این فرض
کردند که شاید این مقدار کمینه به‌اندازه و شکل ورقه گرافیت بستگی داشته باشد.
هم‌اکنون، چون نینگ لاو و همکارانش از دانشگاه کالیفرنیا نشان داده‌اند که این فرض
درست است.
این گروه رسانایی کمینه ۱۴ گرافن مستطیل‌شکل با طول و عرض‌های متفاوت در بازه ۳۰۰
تا ۸۰۰۰ نانومتر را اندازه‌گیری کردند. برای نمونه‌هایی که دارای طول‌های کوچک‌تر
از ۵۰۰ نانومتر بودند، آنها کشف کردند هنگامی که عرض مستطیل بزرگ‌تر از دو برابر
طول آن باشد، رسانایی کمینه به مقدار نظری نزدیک‌تر می‌شود. با این حال هنگامی که
عرض از این مقدار کوچک‌تر باشد، رسانایی از مقدار نظری بیشتر می‌شود. این گروه
همچنین به این نکته پی بردند که برای ورقه‌هایی که از حدود ۳۰۰۰ نانومتر درازتر
باشند رسانایی همیشه از مقدار نظری بزرگ‌تر است، حتی هنگامی که عرض مستطیل از دو
برابر طول هم بزرگ‌تر باشد.
لاو می‌گوید که این آزمایش درست بودن نظریه را فقط برای قطعات کوچک گرافن نشان
می‌دهد و بیانگر این واقعیت است که رسانایی کمینه به شکل ورقه‌ها بستگی دارد.
با توجه به گفته‌های کارلو بیناکر-یک دانشمند نظری از دانشگاه لایدن در هلند که روی
گرافن مطالعه می‌کند- داده‌های لاو با پیش‌بینی‌های نظری در خصوص ارتباط بین
رسانایی و طول و عرض نمونه توافق دارند.
این محققان نتایج کار خود را در مجله Science گزارش کرده‌اند.
