Графен может быть не только двумерным

Графен может быть не только двумерным

Интерес физиков к графену – монослою атомов углерода – обусловлен в первую очередь его необыкновенной электронной структурой: носители заряда в графене ведут себя подобно безмассовым релятивистским частицам (дираковским фермионам). Но не меньший интерес представляет собой и ядерная структура графена.

В большинстве случаев графен разглядывают как двумерный материал с гексагональной решеткой и практически совершенным размещением атомов (следствием которого есть, например, большая – до одного микрона – протяженность свободного пробега носителей заряда). Вообще-то, в соответствии с теории, двумерные кристаллы не смогут существовать, потому, что тепловые флуктуации приводят к их плавлению.

Это справедливо, но для фактически двумерного пространства, в то время как графен есть частью пространства трехмерного, другими словами может каким-то образом деформироваться в поперечном направлении (к примеру, изгибаться). Ранее теоретически была отмечена возможность стабилизации плоского монослоя за счет сотрудничества между продольными и поперечными длинноволновыми модами колебаний составляющих его атомов. В это же время все изученные сейчас графеновые слои не были изолированы от окружения, а представляли собой практически части трехмерных объектов, потому, что или поддерживались подложкой, или внедрялись в какую-либо матрицу.

Рис. 1. Схематическое изображение совершенного и «настоящего» (согласно данным опыта) монослоя графена

В работе [1] экспериментально изучена структура чешуек графена, подвешенных к железному «микроэшафоту» (подробности о технологии их изготовления см. в [1]). Просвечивающая электронная дифракция и электронная микроскопия продемонстрировали, что при сканировании на протяжении графенового слоя нормаль к поверхности поворачивается на пара градусов, другими словами слой не есть полностью плоским.

Высота «волн», образующихся при изгибе графена (см. рис.), достигает, как продемонстрировали сделанные в [1] оценки, h » 1нм. Примечательно, что в двухслойных чешуйках величина h намного меньше, а поверхность образцов, образованных тремя и более графеновыми слоями, есть атомарно ровной. Недостатки (к примеру, дислокации) найдены не были.

Так, структурная устойчивость монослоев графена обусловлена их деформацией. По-видимому, эта деформация ведет к подавлению результата не сильный локализации носителей в графене [2]. Как она отражается на вторых особенностях «свободного графена», продемонстрируют предстоящие изучения.

НАНОДЕШКОМПЬЮТЕР


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: