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研究人員直接測量的石墨不同尋常的能譜

Published on May 14, 2009 at 7:32 PM

應用創新的測量技術,研究人員從佐治亞技術研究所和國家標準與技術研究院(NIST)的直接測量的石墨不尋常的能量譜,一個有前途的技術,二維碳的形式,誘惑和困惑科學家自在2004年發現。

發表在本週的“科學”雜誌上,他們的工作增添了新的細節,以幫助解釋獨特的物理現象和相關的屬性,重複,蜂巢狀排列的單層碳原子排列與石墨。

石墨的異國情調的行為提出了耐人尋味的前景,為未來的技術,包括高速,石墨烯為基礎的電子產品,可能會取代當今的矽為基礎的集成電路和其它設備,。即使在室溫下,在石墨烯中的電子移動超過 100倍以上,比在矽。

石墨顯然欠這個增強的流動性好奇的事實,其電荷的電子和其他運營商的行為,雖然他們沒有大規模。在傳統的材料,電子的速度是與他們的能源,但不是在石墨。雖然他們不接近光速,在石墨未綁定的電子的行為很像光子,無質量的粒子的光,其能源獨立的速度移動。

這個奇怪的無質量的行為是與其他的陌生感。當普通的導體是一個強大的磁場,如電子電荷載體是制約分立,等距的能量水平的圓形軌道開始移動。石墨烯中,這些已知含量的不均,因為“無質量的”電子間距。

佐治亞理工學院 / NIST的研究小組跟踪在這些行動的無質量電子,使用專門的NIST的儀器放大上億倍的放大倍率,石墨層跟踪的電子態,而在同一時間應用高磁場。該定制,超低的溫度和超高真空掃描隧道顯微鏡,讓他們席捲準備在佐治亞理工學院的石墨樣品可調磁場,觀察和測繪之間的分立能級,形成特有的非均勻間距當材料暴露在磁場。

該小組開發了一個高分辨率的地圖,在石墨的能量水平的分佈。相比之下金屬和其他導電材料,從一個能量峰下的距離均勻相等,這個間距是在石墨不平衡。

研究人員還探測和空間映射石墨的標誌“零能耗狀態,”一種奇怪的現象,直到磁場應用於材料沒有電的運營商。

測量結果還表明,石墨層生長,然後加熱碳化矽襯底上表現為個人的,孤立的,二維的紙張。在成果的基礎上,研究人員建議,石墨層相鄰層的耦合,因為他們堆棧在不同的旋轉方向。這一發現可能指向一個新的碳基電子大,均勻的石墨批次的製造方法。

Last Update: 20. October 2011 22:41

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