Att kombinera svart och vit grafen kan förändra de elektroniska egenskaperna hos de enatomtjocka materialen, University of Manchester forskare har hittat.

Skriver in Naturfysik , ett stort internationellt team under ledning av Dr Artem Mishchenko och Sir Andre Geim från University of Manchester visar att grafens elektroniska egenskaper förändras dramatiskt om grafen placeras ovanpå bornitrid, även känd som "vit grafit".

En av de stora utmaningarna för att använda grafen i elektroniktillämpningar är frånvaron av ett bandgap, vilket i princip innebär att grafens elektriska ledningsförmåga inte kan stängas av helt. Vad forskare än försökt göra med materialet hittills, den förblev starkt elektriskt ledande.

En ny riktning som nyligen har dykt upp inom grafenforskningen är att försöka modifiera grafenens elektroniska egenskaper genom att kombinera det med andra liknande material i flerskiktsstaplar. Detta skapar ett ytterligare landskap för elektroner som rör sig genom grafen och, därför, dess elektroniska egenskaper kan förändras kraftigt.

Forskare från University of Manchester har använt kapacitansmätningar för att undersöka dessa förändringar. De fann att detta i kombination med ett magnetfält skapar många repliker av det ursprungliga grafenspektrat. Detta fenomen är känt som Hofstadterfjärilen men det är första gången som välutvecklade replikaspektra har observerats.

Forskarna hittade en mängd oväntad fysik i detta nya system. Till exempel, Hofstadterfjärilarna visade sig vara starkt förvrängda, mycket annorlunda än de teoretiska förutsägelserna. Detta händer eftersom elektroner känner inte bara landskapet utan också varandra, som modifierar fjärilen.

Ett annat fenomen som Manchester-tidningen rapporterar är att grafen börjar bete sig vid mycket låga temperaturer som en liten ferromagnet. Vanligtvis, ju högre magnetfält, desto mer magnetiskt blir grafenet. Hofstadter-fjärilen i Manchesters kondensatorer leder till ett oväntat oscillerande beteende hos ferromagnetismen. När nya replikspektra dyker upp och försvinner, det gör ferromagnetismen också.

Dr Mishchenko sa:"Det är verkligen ett nytt trevligt elektroniskt system som både liknar och skiljer sig från grafen. Vi förväntar oss många fler överraskningar. Låt oss först förstå vad det är och sedan börjar vi prata om möjliga tillämpningar."