Leidens fysiker och kemister har lyckats föra två grafenlager så nära varandra att en elektrisk ström spontant hoppar över. I framtiden, detta kan göra det möjligt för forskare att studera kanterna på grafen och använda dem för sekvensering av DNA med en precision utöver befintlig teknik. Studien publiceras i Nano bokstäver .

Hur studerar man ett objekt som är så litet att det inte ens reflekterar ljus? I detta fall, fysiker gillar att skicka en ström för att mäta dess konduktans, som avslöjar många egenskaper. För extremt små föremål som en molekyl, detta är lättare sagt än gjort. Forskare skulle behöva elektroder som är mindre än molekylen. Leidens forskargrupper av fysikern Jan van Ruitenbeek och kemisten Grégory F. Schneider kom på ett sätt att undvika detta problem. De lutade två en-atom-tjocka ark grafen så att de bara träffades vid en punkt, där elektroner hoppade över från ett lager till det andra.

Tidigare försök med grafenelektroder misslyckades eftersom skikten är diskettiga av natur. Leidens forskare deponerade dem på ett kiselsubstrat, gör dem styva ända till kanten. De förde båda lagren tillräckligt nära varandra för att tunnling skulle inträffa - ett kvantmekaniskt fenomen där elektroner spontant hoppar till ett angränsande material, även om det inte finns någon direktkontakt. Alla små föremål däremellan förbättrar tunneln. Antalet elektroner som tunnlar igenom avslöjar några av materialets egenskaper.

En lovande framtida applikation kan vara DNA -sekvensering. När en enda DNA -sträng passerar genom det snäva gapet mellan grafenlagren, dess nukleotidbokstäver A, C, G och T kommer växelvis att tillåta ett annat antal elektroner att tunnla igenom. Från detta, forskare kanske kan läsa upp en DNA -sträng relativt snabbt. Van Ruitenbeek säger, "Företag utvecklar nu en annan metod där de kör en DNA -sträng genom ett hål som också har vatten som strömmar igenom med elektriskt laddade partiklar. Från strömstyrkan, de vet vilken grundbokstav som delvis blockerar hålet. Vår metod är potentiellt mycket mer exakt. Eller ännu bättre - vi kan kombinera båda metoderna i framtiden. "

Schneider:"Ett annat viktigt nästa steg är att skanna kanterna på grafen, vilket är lika attraktivt som DNA -sekvensering. Kemin vid kanten av grafen är extremt svår att pröva, och nu har vi en mycket exakt plan för att göra det. "