تبدیل دولایه گرافنی به یک عایق الکتریکی

گرافن نازکترین ماده موجود در طبیعت بوده که از اتم‌های کربن به ضخامت یک
اتم تشکیل شده و ساختار لانه زنبوری دارد. زمانی که دو لایه گرافن روی هم
قرار گیرند ساختار “دولایه گرافنی” بوجود می‌آید. این ساختار نیز همانند
گرافن دارای هدایت الکتریکی بالا است. دلیل این امر، سرعت بسیار بالای
الکترون‌ها در حین عبور از ورقه گرافنی است.

لو می‌افزاید یک رسانای معمولی دارای تعداد زیادی الکترون است که به‌صورت تصادفی
حرکت می‌کنند، همانند تعداد زیادی میهمان در یک ضیافت شام که روی صندلی مشخصی
ننشسته‌اند. حال صحنه‌ای را تصور کنید که تنها ۴ میهمان در ضیافت حضور داشته و آنها
بدون این که با هم تماسی داشته باشند دور میز می‌نشینند. بنابراین زمانیکه
الکترون‌ها اندک هستند، رفتار کاملا منظمی دارند.

آلن مک دونالد از دانشگاه تگزاس و نویسنده دیگر این مقاله می‌گوید ما توانستیم جرم
نوع جدیدی از ذرات کوانتومی که تنها در بلورهای دولایه گرافنی یافت می‌شود را
اندازه‌گیری کنیم. مک دونالد می‌افزاید انگیزه ما از انجام این پروژه، نتایج یک کار
نظری بود که در آن پیش‌بینی شده بود از درون دریا الکترون موجود در دولایه گرافنی
می‌توان ذرات جدیدی را استخراج کرد. نتایج کار این پروژه وجود چنین ذراتی را تایید
می‌کند.

یکی از یافته‌های این تحقیق آن است که گپ انرژی در دولایه گرافنی با افزایش میدان
مغناطیسی افزایش می‌یابد. در فیزیک حالت جامد، گپ انرژی یا باند گپ به محدوده انرژی
اطلاق می‌شود که در آن هیچ الکترونی یافت نمی‌شود. بنابراین اندازه باندگپ تعیین
کننده این است که یک ماده فلز ( بدون باندگپ)، نیمه‌هادی (باندگپ کوچک) یا عایق (
باندگپ بزرگ) است.