Grafen ses ofta som framtidens undermaterial. Forskare kan nu odla perfekta grafenlager på kvadratcentimeterstora kristaller. En forskargrupp från universitetet i Göttingen, tillsammans med Chemnitz tekniska universitet och Physikalisch-Technische Bundesanstalt Braunschweig, har undersökt vilken inverkan den underliggande kristallen har på grafens elektriska resistans. I motsats till tidigare antaganden, de nya resultaten visar att processen som kallas "närhetseffekten" varierar avsevärt på nanometerskala. Resultaten har publicerats i Naturkommunikation .

Sammansättningen av grafen är mycket enkel. Det är ett enda atomlager av kolatomer arrangerade i en bikakestruktur. Den tredimensionella formen är redan en integrerad del av våra vardagliga liv:vi ser den till exempel i ledning av en vanlig penna. Dock, det tvådimensionella materialet grafen syntetiserades inte i laboratoriet förrän 2004. För att bestämma den elektriska resistansen hos grafen i minsta möjliga skala, fysikerna använde ett "skannande tunnelmikroskop." Detta kan göra atomära strukturer synliga genom att skanna ytan med en fin metallspets. Teamet använde också spetsen på det skanande tunnelmikroskopet för att mäta spänningsfallet och därmed det elektriska motståndet hos det lilla grafenprovet.

Beroende på avståndet de mätte, forskarna bestämde mycket olika värden för det elektriska motståndet. De nämner närhetseffekten som orsaken till detta. "Den rumsligt varierande interaktionen mellan grafen och den underliggande kristallen gör att vi mäter olika elektriska resistanser beroende på den exakta positionen, " förklarar Anna Sinterhauf, försteförfattare och doktorand vid Fysiska fakulteten vid Högskolan i Göttingen.

Vid låga temperaturer på 8 Kelvin, vilket är runt minus 265 grader Celsius, teamet fann variationer i lokalt motstånd på upp till 270 procent. "Detta resultat tyder på att den elektriska resistansen hos grafenlager epitaxiellt odlade på en kristallyta inte helt enkelt kan räknas ut från ett medelvärde taget från värden uppmätta i en större skala, " förklarar Dr Martin Wenderoth, chef för arbetsgruppen. Teamet antar att närhetseffekten också kan spela en viktig roll för andra tvådimensionella material.