Fysiker vid universitetet i Basel har för första gången visat att elektroner i grafen kan flyttas längs en fördefinierad bana. Denna rörelse sker helt utan förlust och skulle kunna utgöra en grund för många tillämpningar inom elektronikområdet. Forskargruppen ledd av professor Christian Schönenberger vid det schweiziska nanovetenskapsinstitutet och institutionen för fysik vid universitetet i Basel publicerar sina resultat tillsammans med europeiska kollegor i den välrenommerade vetenskapliga tidskriften Naturkommunikation .

Under några år, forskargruppen som leds av professor Christian Schönenberger vid Swiss Nanoscience Institute och Institutionen för fysik har tittat på grafen, "mirakelmaterialet". Forskare vid universitetet i Basel har utvecklat metoder som gör att de kan stretcha, undersöka och manipulera lager av ren grafen. Genom att göra så, de upptäckte att elektroner kan röra sig i denna rena grafen praktiskt taget ostört – liknande ljusstrålar. Att leda elektronerna från en specifik plats till en annan, de planerade att aktivt leda elektronerna längs en fördefinierad bana i materialet.

Elektriska och magnetiska fält kombinerade

För första gången, forskarna i Basel har lyckats koppla på och stänga av styrningen av elektronerna och styra dem utan förlust. Den tillämpade mekanismen är baserad på en egenskap som endast förekommer i grafen. Att kombinera ett elektriskt fält och ett magnetfält innebär att elektronerna rör sig längs ett ormtillstånd. Linjen böjer sig åt höger, sedan till vänster. Denna omkopplare beror på sekvensen av positiv och negativ massa - ett fenomen som bara kan realiseras i grafen och kan användas som en ny omkopplare.

"En nano-switch av denna typ i grafen kan införlivas i en mängd olika enheter och manövreras helt enkelt genom att ändra magnetfältet eller det elektriska fältet, " kommenterar professor Christian Schönenberger om de senaste resultaten från sin grupp. Lag av fysiker från Regensburg, Budapest och Grenoble var också involverade i studien publicerad i " Naturkommunikation ".

Material med speciella egenskaper

Grafen är ett mycket speciellt material med lovande egenskaper. Den består av ett enda lager av kolatomer men är fortfarande mycket mekaniskt hållbar och motståndskraftig. Dess utmärkta elektriska ledningsförmåga i synnerhet gör grafen till föremål för forskning av många team av forskare runt om i världen.

De särskilda egenskaperna hos detta material undersöktes teoretiskt för flera decennier sedan. Dock, det var inte förrän 2004 som fysikerna Andre Geim och Kostya Novoselov lyckades framställa grafen för experimentella tester. De två forskarna använde tejp för att dra bort individuella tvådimensionella grafenlager från originalmaterialet, grafit. De fick Nobelpriset i fysik 2010 för denna till synes enkla metod, som möjliggjorde experimentell grafenforskning för första gången. Sedan dess, forskare över hela världen har fulländat produktionsprocessen med enorm hastighet.