(Phys.org)—Graphene, ett atomtunt lager av rent kol, verkar ha många av de egenskaper som behövs för att inleda nästa generations elektroniska enheter. Nästa steg i att bygga dessa enheter, dock, kräver att man skapar korsningar som ansluter grafen till den "yttre världen" genom minst två metalltrådar. En "två-terminal junction" är ett grafen "band" med två metallkontakter. En forskare från University of Arkansas och hans kollegor har utvecklat en bättre förståelse för hur dessa grafen-metallgränssnitt påverkar elektronernas rörelse genom tvåterminala korsningar.

Salvador Barraza-Lopez, biträdande professor i fysik, Markus Kindermann från Georgia Institute of Technology och M.Y. Chou från Georgia Tech och Academia Sinica i Taiepi, Taiwan, rapportera sina resultat i tidskriften Nanobokstäver .

"Om du vill använda grafen för enheter, du vill förstå vad som kommer att hända med metallkontakter, ", sa Barraza-Lopez.

Aktuella teorier om grafenenheter antar att kontakterna som flyttar elektricitet från en punkt till en annan också kommer att bestå av "dopad" grafen, vilket innebär att kontakterna har en stor mängd elektronisk laddning, som faktiska metaller skulle ha gjort. Men kontakter i riktiga enheter är gjorda av övergångsmetaller, och dessa metallkontakter kommer att bilda bindningar med grafen.

"När du bildar kovalenta bindningar, du förstör grafens unika elektroniska egenskaper, " Sa Barraza-Lopez. "Så vi tyckte att det var viktigt att beräkna transporten av elektroner som går utöver antagandet att själva kontakterna är (dopad) grafen."

Han och hans kollegor gav sig i kast med att titta på hur elektroner kan röra sig genom grafenkorsningar med titan, som används av många experimentella team som en kontakt med grafen:de övervägde materialegenskaperna hos faktiska korsningar, och kontrasterade sina resultat med mer grundläggande modeller som redan finns tillgängliga. Deras beräkningar gjordes med hjälp av principerna för kvantmekanik och toppmoderna beräkningsfaciliteter.

Inom kvantmekaniken, Elektronerna vid dessa grafen-metallövergångar beter sig ungefär som en ljusstråle gör när den lyser på en kristall - en del av ljuset sprids och en del av det går igenom. För grafenövergångar anger materialets elektroniska transparens hur många av elektronerna på en kontakt som tar sig genom den andra metallkontakten. I det här arbetet, forskarna har hittills tillhandahållit de mest exakta beräkningarna av den elektroniska transparensen av realistiska grafen-metallövergångar.

"Våra resultat kastar ljus över det komplexa beteendet hos grafenövergångar ... och banar väg för realistisk design av potentiella elektroniska enheter, " skrev forskarna.