Grafen - ett atomtjockt lager av grejerna i pennor - är en bättre ledare än koppar och är mycket lovande för elektroniska enheter, men med en fångst:Elektroner som rör sig genom den kan inte stoppas.

Tills nu, det är. Forskare vid Rutgers University-New Brunswick har lärt sig hur man tämjer de ostyriga elektronerna i grafen, banar väg för den extremt snabba transporten av elektroner med låg energiförlust i nya system. Deras studie publicerades online i Naturnanoteknik .

"Detta visar att vi kan styra elektronerna elektroniskt i grafen, "sa Eva Y. Andrei, Styrelsens professor vid Rutgers institution för fysik och astronomi vid Institutionen för konst och vetenskap och studiens seniorförfattare. "Förr, vi kunde inte göra det. Detta är anledningen till att folk trodde att man inte kunde göra enheter som transistorer som kräver byte med grafen, för deras elektroner springer vilt. "

Nu kan det bli möjligt att förverkliga en grafen-nanoskala transistor, Sa Andrei. Än så länge, grafenelektronikkomponenter inkluderar ultrasnabba förstärkare, superkondensatorer och trådar med mycket låg resistivitet. Tillägget av en grafentransistor skulle vara ett viktigt steg mot en elektronikplattform med helt grafen. Andra grafenbaserade applikationer inkluderar ultrakänsliga kemiska och biologiska sensorer, filter för avsaltning och vattenrening. Graphene utvecklas också i platta flexibla skärmar, och målarbara och utskrivbara elektroniska kretsar.

Grafen är ett nanotunt lager av den kolbaserade grafiten som pennor skriver med. Det är mycket starkare än stål och en bra ledare. Men när elektroner rör sig genom det, de gör det i raka linjer och deras höga hastighet ändras inte. "Om de träffar en barriär, de kan inte vända tillbaka, så de måste gå igenom det, "Sade Andrei." Folk har tittat på hur man kontrollerar eller tämjer dessa elektroner. "

Hennes team lyckades tämja dessa vilda elektroner genom att skicka spänning genom ett högteknologiskt mikroskop med en extremt skarp spets, också storleken på en atom. De skapade det som liknar ett optiskt system genom att skicka spänning genom ett skanningstunnelmikroskop, som erbjuder 3D-vyer av ytor i atomskala. Mikroskopets vassa spets skapar ett kraftfält som fångar elektroner i grafen eller modifierar deras banor, liknande den effekt en lins har på ljusstrålar. Elektroner kan lätt fångas och släppas, tillhandahålla en effektiv avstängningsmekanism, enligt Andrei.

"Du kan fånga elektroner utan att göra hål i grafen, "sa hon." Om du ändrar spänningen, du kan släppa elektronerna. Så du kan fånga dem och låta dem gå när du vill. "

Nästa steg skulle vara att skala upp genom att lägga extremt tunna trådar, kallas nanotrådar, ovanpå grafen och styr elektronerna med spänningar, Hon sa.