电子间相互作用是石墨烯具有超功能的要害

2012-10-28 16:39:45 admin 153

作为一种超薄、超强、超柔软超高速的导电体,石墨烯已被电子范畴视为具有广泛应用的奇特资料。但要想充沛 发扬石墨烯的宏大潜力,科学家们首要有必要知道石墨烯的超能力从何而来。据物理学家组织网8月3日(北京时间)报导,美国科学家现已朝这个方向迈出了最新一 步:他们的研讨初次证明,石墨烯中电子间的相互作用是石墨烯具有特殊功能的要害。关联论文已发表于《天然·物理学》杂志。

  电子在石墨烯中能以挨近光速的速度跋涉,是硅资猜中电子挪动速度的100倍。因为石墨烯中的电子体现得与没有质量的极点相对论性自由电子相同, 而科学家保罗·狄拉克在1928年用狄拉克方程描绘了相对论性的电子行动,因而石墨烯中的电荷载体也被称为“狄拉克准粒子”,也就是无质量的狄拉克费米 子。领导该研讨的美国加州大学伯克利分校物理学家迈克尔·克罗米说:“石墨烯中的电子对带电杂质制作的库仑势作出的回答与传统的原子—杂质体系中非相对论 性电子的体现应该极为不相同。但是,直到现在,与这种极点相对论性体系有关的许多要害理论预言都还没有得到查验。”

  而他带领的研讨小组初次在显微尺度上观测并记载了一个门控石墨烯设备中电子和空穴是怎么对库伦势作出回答的,从而为“电子间相互作用是石墨烯非 凡功能的要害”的理论供给了试验支撑。他们先在最常见的半导体基底二氧化硅衬底上放置氮化硼薄片,然后在薄片上堆积一个石墨烯层,由此制成一个门控设备, 并使用超高真空扫描隧道显微镜(STM)对门控设备进行勘探。一同,他们用显微镜的顶级主动操作钴单体在石墨烯片上构建出钴三聚体来作为制作库伦势的带电 杂质。

  超高真空扫描隧道显微镜经过记载石墨烯电子布局的空间改变,展现了电子和空穴对库伦势作出的回答。将试验中观测到的电子—空穴不对称与理论模仿 相比较,研讨小组不只可以验证关联的理论猜测,而且还发现石墨烯的介电常数满足小,而这正是电子间相互作用决议了石墨烯特殊功能的佐证,而且关于了解石墨 烯中的电子怎么挪动非常重要。

  “有些研讨人员以为,电子与电子的相互作用对石墨烯的内涵功能而言并不重要,但另一些教授的观念相反。咱们初次用图画展现了极点相对论性电子怎么经过重新排列本人来对库仑势作出回答,证明了电子间相互作用是决议石墨烯功能的一个重要因素。”克罗米说。(记者 陈丹)

  总编辑圈点:

  硬度超越钻石,却可像橡胶相同扩展;导电和导热功能超越任何铜线,分量却简直为零;把20万片晶 体薄膜叠加到一同,也只要一根头发丝那么厚——这就是石墨烯,一种可谓奇特的“超级资料”。而其超能力从何而来,文中所述或可看出端倪。制作“太空电梯” 缆线、替代硅出产超级计算机、做人工光合作用高效催化剂……石墨烯的超能力或许远非如此,而知道了其“能量”由来,无疑会加快石墨烯潜力的开掘。石墨粉

 

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