Ett team av forskare har förstärkt 3D-grafens elektriska egenskaper genom att kontrollera dess krökning.

"Vår forskning visade bevarandet och nedbrytningen av den ultralåga dissipativa transporten av Dirac-elektroner på den 3-D krökta ytan för första gången, sa Yoichi Tanabe, ledande författare av studien.

Grafen är ett 2D-atomlagermaterial, formad som honungskakor, som har utmärkt el, kemisk, termisk, och mekaniska egenskaper för ett brett spektrum av applikationer såsom halvledare, elektriska batterier, och kompositer.

Grafenark staplade tillsammans bildar grafit som utgör blyet i våra pennor. Dock, Att packa ihop grafen tätt innebär att den förlorar sina 2D elektroniska egenskaper.

Ett sätt att övervinna detta är att separera grafenarken med luftfyllda porer – som en svamp – på nanometerskalan och göra det till en tredimensionell struktur. Detta förstärker grafens egenskaper för praktiska ändamål.

Men att göra det är inte utan utmaningar; att omvandla 2-D-grafen till 3-D-grafen introducerar kristalldefekter och en mängd andra problem som gör att den förlorar sina önskvärda egenskaper. Lite är känt om hur den krökta ytan försämrar grafenens elektriska transportegenskaper och om detta är orsaken till att grafen förlorar sina Dirac-fermioner.

Forskargruppen försökte undersöka detta genom att ta en enda, 2-D grafenark och vik det till en 3D-struktur med en bikontinuerlig och öppen porös struktur.

Strukturen, med en krökningsradie ner till 25-50 nanometer, behöll de grundläggande elektroniska egenskaperna hos 2-D grafenbrunn. Under tiden, rörelsen av elektroner på den 3-D-krökningsförstärkta elektronspridningen som hade sitt ursprung från de inneboende krökningseffekterna. Faktiskt, krökning i nanoskala ger en ny grad av frihet att manipulera grafens elektroniska beteenden för de framväxande och unika elektriska egenskaperna hos 3D-grafen.