محققان آمریکایی روش جدیدی برای ایجاد باندگپ در گرافن ارائه کرده‌اند با این روش جدید می‌توان باندگپی با مقدار دلخواه ایجاد کرد. برای این کار محققان دولایه‌ای از جنس گرافان و فلورگرافن ایجاد کردند که با اعمال تغییراتی در ساختار هریک از این لایه‌ها، مقدار باندگپ تغییر می‌کند.
ایجاد باند گپ کوچک در گرافن
پژوهشگران تلاش‌های زیادی برای ارائه روش‌های ادغام گرافن با ادوات الکترونیکی ارائه کرده‌اند. متاسفانه گرافن باند گپ ندارد، چیزی که برای تولید ترانزیستورها ضروری است بنابراین به‌دلیل وجود این ویژگی در گرافن استفاده از آن در صنعت الکترونیک محدود می‌شود. برای حل این مشکل می‌توان گرافن را هیدروژنه یا کلردار کرد با این کار باندگپ در گرافن ایجاد می‌شود.
اما این کار هم به‌طور کامل مشکل گرافن را حل نمی‌کند زیرا هیدروژنه کردن و کلردار کردن گرافن منجر به تولید محصولاتی به‌نام گرافان و فلور گرافن می‌شود که دارای باندگپ بسیار بزرگی (>3 الکترون ولت) می‌شود این باندگپ کاربردهای گرافن را در صنعت الکترونیک محدود می‌کند. بنابراین اولین اولویت در این مسیر یافتن روشی برای کاستن از میزان باندگپ گرافان یا فلورگرافن و آوردن آن به محدوده دلخواه است.
ژونگ فان چن، استادیار دپارتمان شیمی دانشگاه پورتوریکو می‌گوید روش‌های متعددی برای ایجاد باندگپ در گرافن وجود دارد برای مثال می‌توان از عامل‌دار کردن شیمیایی، هیدروژنه کردن و اعمال میدان الکتریکی به دو یا سه لایه‌های هیدروژن استفاده کرد. در میان این روش‌ها، هیدروژنه کردن گزینه مناسب‌تری است زیرا مقدار هیدروژنه کردن قابل کنترل و انتخابی است بنابراین می‌توان با استفاده از آن خواص الکترونیکی و مغناطیسی گرافن را تنظیم نمود. این موضوع پیش از این توسط مطالعات نظری و عملی اثبات شده است.
در پروژه‌ای که اخیرا این گروه تحقیقاتی انجام داده، با استفاده از مطالعات نظری و استفاده از تئوری عاملی دانسیته (DFT)، نشان داده‌اند که گرافان و فلورگرافن با یکدیگر می‌توانند جفت شده و پیوندهای هیدروژنی C-H···F-C را ایجاد کنند. نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Graphane/Fluorographene Bilayer: Considerable C-H···F-C Hydrogen Bonding and Effective Band Structure Engineering در نشریه JACS به چاپ رسیده است.
چن می‌گوید پیوندهای C-H···F-C مقدار تغییر شکل دولایه‌های گرافان/فلروگرافن را تعیین کرده و مقدار پایداری آنها را نیز مشخص می‌کند. نکته جالب اینجا است که این دو لایه دارای باند گپ کوچکتری (نیم الکترون ولت) نسبت به لایه‌های منفرد گرافان و فلورگرافن هستند. قدرت این دولایه‌ها می‌تواند با استفاده از میدان الکتریکی خارجی افزایش محسوسی یابد. همچنین با تغییر جهت قدرت میدان الکتریکی می‌توان انرژی باندگپ را تحت تاثیر قرار داد و از آن برای تولید ساختار انتقالی فلز به نیمه‌هادی استفاده کرد.
این روش یک راهبرد جدید برای دستکاری باندگپ محسوب می‌شود. محققان این پروژه امیدوارند به زودی دولایه‌هایی با باند گپ بسیار کوچک تولید کنند.
