Tạo ra miền cấm trên graphene

"Graphene mang lại nhiều ứng dụng hứa hẹn trong nghành điện tử nano (nanoelectric)," Florian Banhart nói với PhysOrg.com, "nhưng nó không có miền cấm. Vấn đề này đã được hiểu rõ. Không có miền cấm, sự đảo mạch cần thiết trong các thiết bị điện tử sẽ gặp khó khăn."

Banhart, nhà khoa học làm việc tại Đại học Strasbourg, nước Pháp tin rằng sẽ có giải pháp cho vấn đề này. "Những ai thử khắc phục vấn đề này thường cố gắng tạo ra một vài tính chất khác để có miền cấm. Giải pháp của chúng tôi là kích thích các nguyên tử kim loại liên kết với graphene để tạo ra lỗi trong nó."

Do không có miền cấm, việc đảo mạch trong các thiết bị điện tử sử dụng graphene sẽ gặp khó khăn.

Nhóm nghiên cứu gồm có Ovidiu Cretu và Julio Rodríguez-Manzo tại Đai học Stasbourg, Arkady Krasheninnikov ở Đại học Helsinki, Risto Nieminen ở Đại học Aalto, Phần Lan và Litao Sun ở Đại học Đông Nam, Nam Kinh, Trung Quốc và Banhart. Họ phát triển một phương pháp để bổ sung tính chất cho graphene. Công trình này được đăng trên Physical Review Letters với tên gọi "Sự di trú và sự định xứ của các nguyên tử kim loại trên màn graphene căng."

"Ý tưởng ở đây là có thể gắn một số thứ lên bề mặt graphene để thay đổi tính chất của nó, giúp tạo ra các miền cấm," Banhart cho biết.

Banhart và cộng sự đã tạo ra các lớp graphene bị lỗi. "Chúng tôi dùng một chùm điện tử để làm lỗi graphene. Trong thí nghiệm, các nguyên tử tungsteng được dùng để "sửa" những lỗi này. Những điểm lỗi trên graphene sẽ bẫy các nguyên tử tungsteng, tạo nên các liên kết bền vững," Banhart cho biết.

Việc "sửa lỗi" sẽ làm tăng khả năng hoạt động của graphene, tạo ra sự liên kết với các nguyên tử khác. "Bề mặt graphene thường khá trơ," Banhart giải thích, "nhưng những khuyết điểm dạng vòng năm cạnh hay bảy cạnh sẽ làm tăng hoạt tính của nó. Chúng tôi quan sát thấy sự tăng khả năng hoạt động hóa học ở graphene."

Mặc dù, Banhart và các cộng sự hi vọng công việc của họ sẽ tạo động lực cho việc chế tạo các thiết bị điện tử dùng kỉ thuật nano nhưng ông cũng cho biết, điều này không cho thấy bằng chứng là đã tạo được các miền cấm. "Có lẽ tungsteng chưa phải là vật liệu phù hợp. Chúng tôi sử dụng nó vì nó lớn và dễ nhìn thấy dưới kỉnh hiển vi khi chúng bị bẫy bởi graphene."

Việc sử dụng tungsteng còn có lợi ích khác. Nó giúp chỉ ra rằng, có thể gắn kết các nguyên tử kim loại với graphene nhằm khắc phục các khuyết tật trên bề mặt graphene. Banhart cũng cho biết thêm, công việc gần đây của nhóm nghiên cứu mở ra khả năng sử dụng kỉ thuật này để bổ sung một số tính chất cục bộ cho graphene. "Phương pháp của chúng tôi có thể được dùng trong tương lai gần, giúp việc điều khiển các tính chất điện tử của graphene được tốt hơn."

Bước kế tiếp là làm sao để bẫy các nguyên tử khác dựa vào các khuyết điểm trên graphene. Banhart và các cộng sự của ông muốn thực hiện nhiều thí nghiệm hơn nữa để kiểm tra các tính chất điện tử của graphene theo hướng này. "Càng nhiều thí nghiệm sẽ giúp chúng ta có thể bắt đầu mô hình hóa cấu trúc điện tử của graphene một cách chính xác hơn. Càng nắm bắt được các tính chất của chúng, ta càng dễ điều khiển chúng hơn để tạo ra các miền cấm và như vậy có thể ứng dụng chúng vào các thiết bị điện tử sử dụng kỉ thuật nano," Banhart kết luận.

Xem thêm trên http://link.aps.or … t.105.196102.

Theo Physorg.com