(PhysOrg.com) -- I förra veckans tillkännagivande av Nobelpriset i fysik, Kungliga Vetenskapsakademien hyllade grafenens "exceptionella egenskaper som härstammar från kvantfysikens anmärkningsvärda värld." Om det inte var tillräckligt varmt innan, detta atomärt tunna ark av kol är nu officiellt i det globala rampljuset.

Löftet om grafen ligger i enkelheten i dess struktur - ett "kycklingtråd"-gitter av kolatomer bara ett lager tjockt. Detta ark begränsar elektroner i en dimension, tvingar dem att tävla över ett plan. Sådan kvantinneslutning resulterar i stjärnelektronik, mekaniska och optiska egenskaper långt utöver vad kisel och andra traditionella halvledarmaterial erbjuder. Vad mer, om grafens elektroner var begränsade i två dimensioner, som i ett nanorband, det skulle kunna gynna logikväxlingsenheter - grunden för beräkningsenheter i dagens datorchips.

Nu, Berkeley Labs materialforskare Yuegang Zhang och kollegor vid University of California, Los Angeles går mot mer effektiva enheter genom att studera "bruset" i sådana grafen nanoband - endimensionella grafenremsor med nanometerskalabredder.

"Atomtunna grafen nanoband har tillhandahållit en utmärkt plattform för oss att avslöja den starka korrelationen mellan konduktansfluktuationer och de kvantiserade elektroniska strukturerna i kvasi-endimensionella system, säger Zhang, en stabsforskare vid Inorganic Nanostructures Facility vid Molecular Foundry. "Denna metod borde ha mycket bredare användning för att förstå kvanttransportfenomen i andra nanoelektroniska eller molekylära enheter."

Zhang och kollegor har tidigare rapporterat sätt att tillverka filmer av grafen (www.physorg.com/news189954890.html) och avslöja lågfrekventa signal/brusförhållanden för grafenenheter på ett kiseldioxidunderlag (www.physorg.com/news200314797.html ).

I den aktuella studien, laget gjorde grafen-nanoribbons med hjälp av en nanotrådsmask-baserad tillverkningsteknik. Genom att mäta konduktansfluktuationen, eller "buller" av elektroner i grafen -nanoribon, forskarna undersökte direkt effekten av kvantinneslutning i dessa strukturer. Deras resultat kartlägger den elektroniska bandstrukturen för dessa grafen-nanorband med hjälp av en robust elektrisk sonderingsmetod. Denna metod kan ytterligare tillämpas på ett brett utbud av nanoskala material, inklusive grafenbaserade elektroniska enheter.

"Det förvånar oss att observera en så tydlig korrelation mellan bruset och bandstrukturen hos dessa grafennanomaterial, ”Säger huvudförfattaren Guangyu Xu, en fysiker vid University of California, Los Angeles. "Detta arbete ger starkt stöd till den kvasi-endimensionella delbandsbildningen i grafen nanoband, där vår metod visar sig vara mycket mer robust än konduktansmätning."

En artikel som rapporterar denna forskning med titeln, "Förbättrad konduktansfluktuation genom kvantinneslutningseffekt i grafen nanoband, ” dyker upp i Nanobokstäver och är tillgänglig för prenumeranter online. Carlos Torres var medförfattare av tidningen tillsammans med Zhang och Xu, Jr., Emil Song, Jianshi Tang, Jingwei Bai, Xiangfeng Duan och Kang L. Wang.

Delar av detta arbete vid Molecular Foundry stöddes av DOE:s Office of Science.