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- 發(fā)布時(shí)間2017-10-27 18:32
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近日，《自然納米技術(shù)》（Nanoscale）在線發(fā)表了美國(guó)羅格斯大學(xué)的科學(xué)家們成功控制住石墨烯中不守規(guī)矩的電子運(yùn)動(dòng)的相關(guān)論述文章，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為在新型系統(tǒng)中以低能量損耗超高速傳輸電子鋪平了道路。該論文題為“Tuning a circular p–n junction in graphene from quantum confinement to optical guiding”。
石墨烯能夠?qū)щ?，不過(guò)，電子在石墨烯當(dāng)中的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到了光速的1/300,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了電子在一般導(dǎo)體中的運(yùn)動(dòng)速度.這使得石墨烯中的電子,或更準(zhǔn)確地,應(yīng)稱為“載荷子”在這種材料當(dāng)中“狂野不羈”，無(wú)法被控制。現(xiàn)在，美國(guó)羅格斯大學(xué)新布朗斯維克分校的科學(xué)家打破了這種局限性，他們成功了控制住了石墨烯中不守規(guī)矩的電子運(yùn)動(dòng)，這為石墨烯納米級(jí)晶體管的出現(xiàn)鋪平了道路。羅格斯大學(xué)藝術(shù)和科學(xué)學(xué)院物理與天文學(xué)系科學(xué)家Eva Y. Andrei說(shuō)：“我們可以電控石墨烯中的電子，過(guò)去，我們無(wú)法做到這一點(diǎn)，因此，石墨烯一直無(wú)法成為晶體管材料。”
石墨烯當(dāng)中的電流運(yùn)動(dòng)圖像
石墨烯是鉛筆芯當(dāng)中的碳基石墨納米薄層。它的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鋼鐵，也是極好的導(dǎo)體。但是，當(dāng)電子通過(guò)石墨烯時(shí)，電子是以直線方式進(jìn)行，并且會(huì)保持高速。電子在石墨烯當(dāng)中如果碰到障礙，它們是不回頭的，人們一直在尋找如何控制或馴服這些電子的方法?？茖W(xué)家通過(guò)高科技顯微鏡發(fā)出電壓，在顯微鏡的尖端產(chǎn)生一個(gè)力場(chǎng)，其中俘獲石墨烯中的電子或改變運(yùn)動(dòng)其軌跡，類似于鏡頭對(duì)光線的影響。
通過(guò)一個(gè)尖銳的尖端產(chǎn)生一個(gè)力場(chǎng)，可以捕獲石墨烯中的電子，或者改變它們的軌跡，類似于透鏡對(duì)光線的影響。Andrei表示，電子可以很容易被捕獲和釋放，從而提供了一種有效的開(kāi)關(guān)切換機(jī)制。Andrei說(shuō)：“你可以捕捉電子，而不會(huì)在石墨烯中產(chǎn)生孔洞。如果改變電壓，你可以釋放電子，讓它們隨意運(yùn)動(dòng)?！毕乱徊剑芯咳藛T將通過(guò)將極細(xì)的線（稱為納米線），放在石墨烯頂部，并用電壓控制電子來(lái)擴(kuò)大控制規(guī)模。
石墨烯具有廣闊的應(yīng)用前景
到目前為止，人類已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的石墨烯電子部件包括超快速放大器，超級(jí)電容器和超低電阻率電線。石墨烯晶體管將是邁向全石墨烯電子平臺(tái)重要的一步。其它基于石墨烯的應(yīng)用還包括超靈敏化學(xué)與生物傳感器，用于脫鹽和水凈化的過(guò)濾器。石墨烯也可以用于平面柔性屏幕以及可噴涂和可印刷的電子電路開(kāi)發(fā)。相關(guān)論文全文發(fā)表在 Nature Nanotech.（DOI: 10.1038/nnano.2017.181）上。
來(lái)源：江南石墨烯研究院、羅格斯大學(xué)官網(wǎng)
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