(PhysOrg.com) -- Om grafen ska leva upp till sitt löfte som en revolutionerande komponent i framtidens elektronik, växelverkan mellan grafen och de omgivande materialen i en enhet måste förstås och kontrolleras.

Forskare vid NIST Center for Nanoscale Science and Technology har framgångsrikt mätt och modellerat hur elektroner i grafen reagerar på föroreningar i ett underliggande substrat, förklara nyckelskillnader i svaret av grafen som är ett kontra två lager tjockt.

elektronernas förmåga att avskärma, eller fuktig, de elektriska fälten på grund av föroreningar kännetecknas av en elektrostatisk skärmlängd. För att sålla bort föroreningarna, siktlängden måste vara betydligt kortare än avståndet mellan föroreningarna. När den placeras på ett underlag, elektroner i enskikts- och dubbelskiktsgrafen svarar olika på substratföroreningar eftersom skillnader i symmetri ändrar screeningslängden.

För två lager grafen, Elektronerna har en liten skärmlängd och omarrangeras därför lätt för att skärma av föroreningarna. För monolager grafen, den ovanliga symmetrin hos dess tvådimensionella bikakeformade atomgitter får elektronernas energi att öka linjärt med momentum, liknande "massalösa" partiklar som fotoner.

CNST-teorin visar att screeningslängden för masslösa elektroner liknar avståndet mellan substratföroreningarna, vilket gör det mycket svårare för elektronerna att ordna om. Substratföroreningar orsakar elektronspridning och minskar därigenom enhetens prestanda i både enskikts- och dubbelskiktsgrafen; genom att förklara reaktionen på föroreningar, detta arbete ger insikt i metoder för att kontrollera sådan spridning och förbättra grafenenhetens prestanda på en rad substrat.