De tre översta bilderna av grafit är från experimentet och de tre nedre bilderna togs fram genom teoretiska beräkningar. Bilderna från vänster till höger visar mer förskjutning av det översta lagret av grafit och dess övergång till grafen.
(Phys.org) - University of Arkansas fysiker har hittat ett sätt att systematiskt studera och kontrollera övergången av grafit, "bly" som finns i pennor, till grafen, en av de starkaste, lättaste och mest ledande material som är kända, ett viktigt steg i processen att lära sig att använda detta material i modern teknik.
Peng Xu, Paul Thibado, Yurong Yang, Laurent Bellaiche och deras kollegor rapporterar sina fynd i tidningen Kol .
Fysiker vid University of Manchester isolerade först grafen, ett en atomtjockt ark med kolatomer, genom att använda skotsk tejp för att bara lyfta av det översta lagret från de andra lagren av grafit. Elektroner som rör sig genom grafit har massa och möter motstånd, men elektroner som rör sig genom grafen är masslösa och möter nästan inget motstånd, vilket gör grafen till ett utmärkt kandidatmaterial för framtida energibehov och för kvantberäkning för enorma beräkningar samtidigt som man använder lite energi.
Dock, grafen är ett nytt material som först upptäcktes 2004, och många saker är fortfarande okända om dess egenskaper.
”Övergången från grafit till grafen kan vara slumpmässig, Sa Xu. "Vår idé var att kontrollera detta."
Forskarna använde en ny teknik som kallas elektrostatisk manipulation scanning tunnelmikroskopi för att "lyfta" det översta lagret av grafit, skapa grafen. Forskare har traditionellt använt skanningstunnelmikroskopi på en stationär yta, men denna nya teknik använder en rörlig yta för att röra sig mellan grafit och grafen.
”Inte bara kan vi få det att hända, men vi kan styra processen, ”Sa Xu.
Med denna teknik, forskarna kan berätta hur mycket kraft det tar att skapa grafen och hur mycket avstånd som finns mellan grafen och grafiten samt för att spåra processens totala energi.
Hur elektronen förvärvar sin massa är ett grundläggande ämne och är relaterat till partikelfysikers jakt på Higgsboson, en långhypotetiserad elementär partikel som har förutsagt egenskaper, såsom brist på centrifugering och elektrisk laddning, men det har inte ett förutsagt värde för massa. Att kunna flytta elektroner mellan ett massivt och masslöst tillstånd gör det möjligt för forskare att studera denna dualitet och hur det fungerar. Den kontrollnivå forskarna har över processen gör att de kan ta reda på möjliga sätt att använda grafen för att främja denna förståelse.
