Connect with us

Znanost

Fizika

Znanstvenici pomažu u razotkrivanju tajni grafena

Zahvaljujući simulacijama na nano razini i brojnim razmatranjima teoretičara, znanost je sve bliže otkrivanju punog potencijala grafena na polju elektronike. Istraživanje se provodi na Odjelu za energiju pri Nacionalnom laboratoriju Oak Ridge.

Tim znanstvenika pod vodstvom Bobbyja Sumptera, Vincenta Meuniera i Eduarda Cruz-Silve otkrio je na koji se način razvijaju petlje u grafenu. Grafen je inače izdržljiv i lagan vodič električne struje koji na atomskoj razini liči na pčelinje saće. Strukturalne petlje, koje se ponekad formiraju tokom procesa pročišćavanja, mogu učiniti grafen neupotrebljivim za proizvodnju elektroničkih uređaja.

“Zahvaljujući mogućnosti primjene u proizvodnji preciznih elektroničkih sklopova, poput tranzistora ili poluvodiča, grafen je među tehničkim materijalima zvijezda u usponu”, navodi Bobby Sumpter, znanstvenik zaposlen na ORNL-u.

Za simulaciju eksperimentalnog procesa čišćenja grafena tim je koristio molekularnu dinamiku. Sve je opisano u članku objavljenom u znanstvenom časopisu Physical Review Letters. Izračuni izvršeni na superračunalima u vlasništvu ORNL-a ukazali su na korak u procesu koji znanstvenici dosad nisu opazili. Promatranjem pomoću transmisijskog elektronskog mikroskopa (TEM), grafen je bio izvrgnut elektronskom zračenju uslijed kojeg je došlo do formacije petlji. Simulacije s ORNL-a otkrile su kako elektroni mikroskopa potrebni za stvaranje slike materijala istovremeno mijenjaju strukturu ozračenog materijala. “Slikanje pomoću TEM-a nije samo jednostavno slikanje. Vi samim promatranjem možete zapravo utjecati na sliku koju gledate”, objašnjava Sumpter.



Istraživanje se oslanja na rezultate koji su bili tema rasprave članka objavljenog 2009. godine u znanstvenom časopisu Science (Jia et al.), u kojem su Meunier i Sumpter pomogli u demonstraciji procesa čišćenja procesom Jouleova zagrijavanja. Radi se o procesu čišćenja rubova grafena protokom električne struje. Grafen je jedino onoliko dobar koliko su čisti njegovi rubovi, naime to određuje koliko dobro će materijal propuštati struju elektrona. Meunier je istaknuo kako je mogućnost učinkovitog pročišćavanja rubova grafena ključno za njegovu upotrebu u elektronici.

“Zamislite da posjedujete atraktivni sportski automobil. Međutim, taj automobil ima kockaste kotače. Što će vam onda takav automobil? Ista je situacija s grafenom koji ima zupčaste rubove”, objašnjava Meunier. Nedavna eksperimentalna istraživanja pokazala su da proces Jouleovog zagrijavanja može uzrokovati formaciju nepoželjnih petlji koje povezuju različite slojeve u grafenu. PPR članak omogućava atomističko shvaćanje načina na koji zračenje elektronima iz transmisijskog elektronskog mikroskopa utječe na proces čišćenja grafena: ono, naime, sprečava formaciju petlji. “Sada možemo ne samo pročistiti rubove grafena, već i shvatiti način na koji ih čistimo”, zaključuje Meunier.

Istraživački tim uključivao je znanstvenike s massachusettskog Instituta za tehnologiju, sveučilišta Catholique de Louvain te madridskog Sveučilišta Carlos III. Sumpter i Meunier članovi su Odjela za računalne znanosti i matematiku pri ORNL-u, a zaposleni su i na Institutu za teoriju nanomaterijala koji radi kao dio Centra za proučavanje nano-materijala. Cruz-Silva znanstvenik je ORNL-a na postdoktorskom studiju.

Dio ovog istraživanja financijski je podupro Centar za proučavanje nano-materijala (CNMS) koji funkcionira kao dio ORNL-a. CNMS jedan je od DOE istraživačkih centara kojeg podupire DOE-ov Ured za znanost. Ta je organizacija jedna od vodećih na području interdisciplinarnog istraživanja nano pojava. Zajedno s NSRC-om čini zbir srodnih institucija koje znanstvenicima omogućuju vrhunske uvjete za razvoj, proizvodnju, obradu i otkrivanje novih nano-materijala. Zajedno čine najveće ulaganje Nacionalne nanotehnološke inicijative. NSRC-i smješten su na DOE Nacionalnim laboratorijima (Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge, Sandia, Los Alamos). Više informacija možete pronaći na http://nano.energy.gov.

Izvor: Oak Ridge National Laboratory

Nastavi čitati
Možda vas zanima...

Life is a sexually transmitted disease and there is a 100% mortality rate.

Ostavi komentar

Ostavi komentar

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Nužna polja su označena s *

Više u Fizika

Popularno

Pratite nas na Fejsu

Na Vrh