År 2004 forskare upptäckte ett supertunt material som är minst 100 gånger starkare än stål och den mest kända ledaren av värme och elektricitet.

Det betyder att materialet, grafen, skulle kunna ge snabbare elektronik än vad som är möjligt idag med kisel.

Men för att verkligen vara användbar, grafen skulle behöva bära en elektrisk ström som slår på och av, som vad kisel gör i form av miljarder transistorer på ett datorchip. Denna växling skapar strängar med 0:or och 1:or som en dator använder för att bearbeta information.

Purdue University forskare, i samarbete med University of Michigan och Huazhong University of Science and Technology, visa hur en laserteknik permanent kan stressa grafen till att ha en struktur som tillåter flöde av elektrisk ström.

Denna struktur är en så kallad "bandgap". Elektroner måste hoppa över detta gap för att bli ledningselektroner, vilket gör dem kapabla att bära elektrisk ström. Men grafen har naturligtvis inget bandgap.

Purdue-forskare skapade och vidgade bandgapet i grafen till rekordhöga 2,1 elektronvolt. För att fungera som en halvledare som kisel, bandgapet skulle behöva vara åtminstone det tidigare rekordet på 0,5 elektronvolt.

"Det här är första gången som ett försök har uppnått så höga bandgap utan att påverka grafenet självt, som genom kemisk dopning. Vi har bara ansträngt materialet, sa Gary Cheng, professor i industriteknik vid Purdue, vars labb har undersökt olika sätt att göra grafen mer användbar för kommersiella tillämpningar.

Närvaron av ett bandgap gör att halvledarmaterial kan växla mellan att isolera eller leda en elektrisk ström, beroende på om deras elektroner trycks över bandgapet eller inte.

Att överträffa 0,5 elektronvolt låser upp ännu mer potential för grafen i nästa generations elektroniska enheter, säger forskarna. Deras arbete visas i ett nummer av Avancerade material .

"Forskare i det förflutna öppnade bandgapet genom att helt enkelt sträcka ut grafen, men bara stretching vidgar inte bandgapet särskilt mycket. Du måste ändra formen på grafen permanent för att hålla bandgapet öppet, " sa Cheng.

Cheng och hans medarbetare höll inte bara bandgapet öppet i grafen, men också nått dit gapets bredd kunde ställas in från noll till 2,1 elektronvolt, ger forskare och tillverkare möjlighet att bara använda vissa egenskaper hos grafen beroende på vad de vill att materialet ska göra.

Forskarna gjorde bandgapstrukturen permanent i grafen med hjälp av en teknik som kallas laserchockimprinting, som Cheng utvecklade 2014 tillsammans med forskare vid Harvard University, Madrid Institute for Advanced Studies och University of California, San Diego.

För denna studie, forskarna använde en laser för att skapa stötvågsimpulser som penetrerade ett underliggande ark av grafen. Laserchocken spänner grafen på en dikesliknande form - formar den permanent. Justering av lasereffekten justerar bandgapet.

Även om det fortfarande är långt ifrån att lägga grafen i halvledande enheter, tekniken ger mer flexibilitet när det gäller att dra fördel av materialets optiska, magnetiska och termiska egenskaper, sa Cheng.