Möjligheten att modulera de fysiska egenskaperna hos grafenoxid inom elektroniska komponenter kan ha många tillämpningar inom teknik, WPI-MANA-forskare rapporterar
Superstarka grafenoxid (GO) -ark är användbara för ultratunna, flexibla nano-elektroniska enheter, och visa unika egenskaper inklusive fotoluminescens och rumstemperatur ferromagnetism. Tsuchiya, Terabe och Aono vid Japans World Premier International Center for Materials Nanoarchitectonics (WPI-MANA) utvecklar nya tekniker som gör att de kan finjustera de fysiska egenskaperna hos GO, såsom konduktivitet, inom arbetskomponenter.
Konduktiviteten hos GO är lägre än grafen själv på grund av störningar i dess bindningsstruktur. Specifikt, kolatomerna i GO uppvisar en suddighet av energinivåer som kallas sp2- eller sp3 -hybridiseringar. I vanligt GO, bindning i sp2 -nivån störs, och under allvarliga störningar blir GO en isolator snarare än en ledare. Mycket reducerad GO (rGO), med lägre syrehalt, har en nästan perfekt sexkantig gitterstruktur med starka bindningar och hög konduktivitet.
Genom att justera procentsatserna av sp2- och sp3 -domäner i GO, Terabe och hans team har fått förmågan att finjustera bandgap och därför kontrollera konduktiviteten. Nuvarande metoder för att kontrollera bandgap i GO är kemiskt baserade, dyr, och kan inte användas inom elektroniska komponenter själva.
Nu, laget har uppnått icke-flyktig avstämning av bandgap i flerskiktad GO inom en hel-solid-state elektrisk dubbellagertransistor (EDLT). EDLT innefattade GO på ett kiseldioxidglasunderlag grindat av en zirkoniumoxidprotonledare. Teamet utlöste en reversibel elektrokemisk reduktion och oxidationsreaktion (redox) vid gränssnittet GO/zirconia genom att applicera en likspänning. Detta orsakade i sin tur protonmigration från GO genom zirkoniumoxid (se bild). Redoxreaktionen skapade rGO, och orsakade en femfaldig ökning av ström i transistorn.
RGO bibehöll konduktivitet i mer än en månad utan ytterligare spänningstillämpning. Jämfört med fälteffekttransistorer, den nya EDLT använder mycket mindre spänning för att växla mellan på och av faser, vilket betyder att den är mycket billigare att använda. Denna nya metod för finjustering av konduktivitet kan leda till kontroll över optiska och magnetiska egenskaper hos komponenter, med långtgående applikationer.
