(PhysOrg.com) -- "Ett av förhoppningarna folk har för grafen är elektroniska enheter. Det ses som en möjlig ersättning för kisel, på grund av dess unika egenskaper, " berättar Herb Fertig PhysOrg.com . Grafen leder bra, och det är lätt att kyla, vilket gör den idealisk för användning i elektroniska enheter som ständigt krymper i storlek. Dock, forskare har ännu inte förstått några av egenskaperna hos grafen, inklusive hur man kontrollerar flödet av elektroner. "I kisel, Fertig fortsätter, "det finns ett energigap som kan utnyttjas för att manipulera flödet av elektroner. Grafen är en bra ledare, men det är mindre tydligt hur man kontrollerar elektronerna."

I ett försök att bättre förstå några av egenskaperna hos grafen, Fertig, professor vid Indiana University, arbetat med Jianhui Wang, en student vid Indiana University, och professor Ganpathy Murthy vid University of Kentucky, att utveckla en analytisk beräkning som skulle kunna kasta lite ljus över hur grafen beter sig. Deras arbete visas i Fysiska granskningsbrev :"Kritiskt beteende i grafen med Coulomb-interaktioner."

"Under fasövergångar i de flesta system finns det en punkt som kallas kritikalitet, där du har ett konstigt tillstånd, där det finns olika längdskalor samtidigt. Detta gäller i alla system vid en kritisk punkt, säger Fertig. I grafen, fastän, beräkningar visar att detta tillstånd bör vara närvarande utan att parametrar behöver justeras till en speciell punkt. Det bör bara naturligt vara närvarande på grund av interaktioner. Än så länge, det har varit svårt att upptäcka denna effekt. De flesta modeller av grafenbeteende, Fertig säger, ignorera interaktioner mellan elektroner. "Det är ett stort mysterium eftersom uppskattningar visar att elektroninteraktioner kan vara viktiga i grafen, och att den potentiella energin bör vara stor, men du ser inte effekterna."

Fertig och hans kollegor hoppas att att kunna mäta kritiskt beteende i grafen skulle kunna hjälpa forskare att lösa några av mysterierna kring grafen. "Vår beräkning visar att om du hittar rätt sak att titta på, du kan se detta speciella kritiska tillstånd där grafen agerar som om det är i en fasövergång, " han förklarar. Beräkningarna utförda av Fertig, Wang och Murthy föreslår att noggranna mätningar av elektrontätheten runt föroreningar i grafen kan leda till observation av detta kritiska beteende.

"Du kan inte undvika föroreningar i grafen, ” förklarar Fertig. "De kommer alltid in där. Elektroner reagerar på sådana föroreningar. Om du tittar på avgiftsfördelningen runt en, det bör återspegla det kritiska beteendet. Detta borde vara möjligt med hjälp av skanningsmikroskopi."

Skannamikroskopi har använts för att titta på nanostrukturer, och har till och med sett orenheter. Dock, dessa ansträngningar har inte haft tillräckligt hög upplösning. Fertig påpekar, fastän, att det finns några mikroskop som använder tillräckligt hög upplösning; de har helt enkelt inte använts för att studera orenhetstillstånd i grafen. "Såvitt jag vet, " han säger, "Det finns ingen grundläggande anledning till varför detta inte kan göras. Det handlar om att skapa kopplingar och sätta ihop bitarna."

Fertig tror att om forskare faktiskt kunde observera kritiskt beteende i grafen, det kan besvara några frågor om materialet. "Om vi ​​kunde se några bevis på interaktioner i grafen, och bättre förstå varför de har varit svåra att upptäcka hittills, det kan öppna nya möjligheter för att kontrollera grafens elektroniska egenskaper." Detta kan innebära att ansträngningarna att ersätta kisel med grafen kan vara ett steg närmare.

"Detta är bara en möjlighet, Fertig varnar, "och det skulle vara långt kvar. Men om vi kunde förstå varför interaktioner i grafen inte fungerar som vi tror att de borde, det kan vara till hjälp för att utveckla applikationer för grafen i framtiden."

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alla rättigheter förbehållna. Detta material får inte publiceras, utsända, omskrivs eller omdistribueras helt eller delvis utan uttryckligt skriftligt tillstånd från PhysOrg.com.