تبدیل گرافن فلزی به گرافن عایق

فیزیکدانان دانشگاه صنعتی اصفهان به روشی برای تغییر فاز گرافن از حالت فلز به حالت
عایق دست یافتند.

آقای محمدحسین زارع، دانشجوی دکتری رشته‌ی فیزیک در دانشگاه صنعتی اصفهان در گفتگو
با بخش خبری سایت ستاد ویژه‌ی توسعه‌ی فناوری نانو در این باره چنین گفت: «ما در
این پژوهش، با اعمال روش‌های عددی توانستیم شبکه‌های خیلی بزرگ را مورد مطالعه قرار
داده و طرح‌های اولیه‌ای را برای کنترل ویژگی‌های الکترونی گرافن، (نظیر باز کردن
گاف، با کنترل هندسه و کاهش دادن آن به نوارهای نانومتری) به دست آوریم».

آقای زارع در ادامه افزود: «روش‌های لیتوگرافی که منجر به تولید ساختارهای نانومتری
می‌شوند، دقت کافی برای نمایش گرافین با دقت آنگستروم ندارند. بنابراین، ساختارهای
نانومتری به طور اجتناب‌ناپذیری مرزهای ناصافی دارند که اثراتی قوی در ویژگی‌های
ترابرد نوارهای نانومتری ایجاد می‌کنند. اما در گرافین دولایه با اعمال میدان
الکتریکی عمود به صفحات می‌توان گاف ایجاد کرد».

وی در مورد نحوه‌ی انجام این پژوهش اظهار داشت: «ابتدا شبکه‌ی‌ مورد نظرمان را شبیه‌سازی
کردیم، سپس بی‌نظمی‌ها را روی نمونه قرار دادیم. همچنین از روش عددی چند جمله‌ای‌های
چبیشف KPM که مبتنی بر بسط مجموعه‌ی کاملی از چند جمله‌ای‌های کامل است برای مطالعه‌ی
عددی اثر بی‌نظمی در نانوپوسته‌های گرافین دولایه استفاده نمودیم. با این روش،
چگالی حالت‌های موضعی (LDOS) را به دست آوردیم و پارامتر تشخیص DP را محاسبه کردیم.
(پارامتر تشخیص DP معیاری است، که با استفاده از آن حالت‌های جایگزیده را از حالت‌های
گسترده تمیز داده‌ایم). با این کار پژوهشی، گذار فلز به عایق را در حضور بی‌نظمی در
شبکه مشاهده کردیم. به‌طوری‌که در یک شدت بی‌نظمی بحرانی، نمونه تغییر فاز داد و
عایق شد».

جزئیات این پژوهش -که با همکاری دکتر فرهاد شهبازی، دکتر سید اکبر جعفری و محسن
امینی انجام شده،- در مجله‌ی CONDENSED MATTER (جلد۲۲، سال ۲۰۱۰) منتشر شده‌است.