(PhysOrg.com) - När forskare fortsätter att studera grafen och dess unika attribut, de befinner sig fixerade på olika delar av dess egenskaper. En av dessa egenskaper är att på grund av sin gitterstruktur, grafen är en ”noll-gap” halvledare. Detta innebär att dess lednings- och elektronvalansband faktiskt vidrör varandra vid vissa punkter, vilket betyder att det inte finns något energiklyft mellan dem, som är fallet med nuvarande halvledarmaterial. Och det betyder att momentum och energiförening är mycket lik fotons, vilket innebär att elektroner kan röra sig i hastigheter som närmar sig ljusets hastighet. Dessa delar av grafens struktur är kända som Dirac -punkter. Men fram tills nu, ingen har kunnat se några verkliga bevis på sådana poäng, mycket mindre manipulera dem.

Nu, Tilman Esslinger och hans forskarkollegor vid Institute for Quantum Optics vid ETH Zürich har hittat ett sätt att göra just det genom att simulera grafen och dess egenskaper med hjälp av ett laser skapat gitter fyllt med kalium-40 atomer. De rapporterar om sina fynd i tidningen Natur .

Experimentet började med att kyla kalium-40 atomer, lämna dem slöa så att de inte skulle röra sig inifrån gallret. Deras roll var att fungera som stand-ins för elektroner som rör sig i grafen. Sedan, för att skapa gitteret, laget avfyrade en laser vinkelrätt mot en annan vilket fick de två att störa varandra. En tredje laserstråle med en något annan våglängd tillsattes sedan för att skapa en stående våg. I detta scenario, det kvadratiska gitteret som resulterade kunde justeras genom att justera den tredje strålen. Teamet testade sedan gitteret för Dirac -poäng genom att påskynda atomerna och mäta deras banor och fann två av dem genom att notera momentum mellan gittercellerna inte saktade, vilket betyder att det inte fanns någon lucka. Ännu bättre, laget fann att genom att justera gitteret kunde de manipulera Dirac -punkterna, flytta dem eller till och med få dem att försvinna helt.

I en intressant händelsevändning, ett annat lag som har ett helt annat tillvägagångssätt har också lyckats hitta ett sätt att visa förekomsten av Dirac-punkter och att manipulera dem också genom att syntetisera en form av grafne och ordna den i det välbekanta kycklingtrådsgitteret ovanpå ett ledande underlag och sedan manipulera den med ett tunnelmikroskop. De har också publicerat sina resultat i Natur .

Att hitta sätt att visa hur Dirac -punkter kan manipuleras hjälper till att hitta sätt att använda grafen i verkliga applikationer som kan resultera i nya exotiska material med unika elektroniska egenskaper, vilket leder till slutprodukter som i vissa fall inte ens kan föreställas ännu.

© 2011 PhysOrg.com