هدایت الکترون‌ها در سرتاسر گرافن

پژوهشگران در آمریکا یک افزاره مبتنی بر گرافن ساخته‌اند که با همان روشی که یک فیبر نوری، نور را هدایت می‌کند، الکترون‌ها را در سرتاسر این ماده (با استفاده از گیت‌های الکتریکی) هدایت می‌کند. این کار پژوهشی راه‌های جدیدی برای ایجاد سیم‌کشی قابل پیکربندی مجدد از نظر الکتریکی، در افزاره‌های الکترونیکی مبتنی بر گرافن آینده پیشنهاد می‌دهد.

پژوهشگران در آمریکا یک افزاره مبتنی بر
گرافن ساخته‌اند که با همان روشی که یک فیبر نوری، نور را هدایت می‌کند،
الکترون‌ها را در سرتاسر این ماده (با استفاده از گیت‌های الکتریکی) هدایت
می‌کند. این کار پژوهشی راه‌های جدیدی برای ایجاد سیم‌کشی قابل پیکربندی
مجدد از نظر الکتریکی، در افزاره‌های الکترونیکی مبتنی بر گرافن آینده
پیشنهاد می‌دهد.

گرافن که لایه‌ی منفردی از اتم‌های کربن با رسانایی الکتریکی عالی می‌باشد،
یک ماده نویدبخش برای افزاره‌های الکترونیکی پرسرعت است. با این حال چگونگی
کنترل الکترون‌ها داخل این ماده که برای ساخت افزاره‌های مفید ضروری است،
هنوز بعنوان یک چالش باقی مانده است.
 

الکترون‌ها مانند نور در یک فیبر نوری، داخل این ماده بازتابیده می‌شوند.
افزاره ساخته شده بوسیله چارلز مارکوس و
همکارانش در دانشگاه هاروارد برای تنظیم خواص الکترونیکی گرافن، از گیت‌های
الکترونیکی استفاده می‌کند. این پژوهشگران با اعمال ولتاژهای مختلف به این
گیت‌ها با استفاده از الکترودهای روی قسمتی از گرافن، قادر به کنترل معادل
الکترونیکی ضریب شکست نور برای ایجاد یک کانال شدند و الکترون‌ها را در این
ماده هدایت کردند.

مارکوس می‌گوید که کابل فیبر نوری اکنون تبدیل به وسیله‌ای شده است که در
همه جا استفاده می‌شود. الکترون‌ها در گرافن همانند نور در فیبر نوری،
رفتار می‌کنند، بطوری که ما افزاره‌ای شبیه به فیبر نوری ساختیم و آن را
تست کردیم. اما آنچه در نورشناسی وجود ندارد، مواد نوع n و p هستند. نیمه‌رساناهای
نوع p حفره‌های دارای بار مثبت را منتقل می‌کنند، در حالی که مواد نوع n
الکترون‌ها را انتقال می‌دهند. فصل‌مشترک‌های بین این دو نوع ماده که
اتصالات p – n نامیده می‌شوند، اجزاء اصلی سیم‌کشی اغلب افزاره‌های
الکترونیکی نیمه‌رسانا از جمله ترانزیستورها، پیل‌های خورشیدی و LEDها
هستند.

گیت‌های روی افزاره این گروه پژوهشی را همچنین می‌توان برای تبدیل بعضی از
ناحیه‌های گرافن به نوع n و بعضی دیگر به نوع p استفاده کرد. یک کانال
ایجاد شده بوسیله دو اتصال p – n، نیز می‌تواند الکترون‌ها در گرافن را
هدایت کند. مارکوس توضیح می‌دهد که این دو تکنیک را می‌توان به طور مستقل
یا ترکیب‌شده در یک کانال منفرد استفاده کرد.

مارکوس پیشنهاد می‌دهد که این کار پژوهشی می‌تواند امکان سیم‌کشی قابل
پیکربندی مجدد در گرافن را فراهم کند.

این پژوهشگران جزئیات نتایج کار پژوهشی خود را در مجله‌ی Nature
Nanotechnology منتشر کرده‌اند.