Проведены прямые измерения одной из важнейших характеристик графена

Источник: computerra.ru

Группа исследователей из США и Китая определила величину квантовой емкости однослойного и двухслойного графена.

Значение «классической» емкости ограничивается, напомним, силами отталкивания, действующими между зарядами одного знака. Понятие квантовой емкости, рассматриваемое в случае «двумерных» материалов вроде графена, связано с принципом Паули, согласно которому два идентичных фермиона не могут одновременно находиться в одном квантовом состоянии. Заполнение начинается с состояния с наименьшей энергией; последующие частицы постепенно поднимаются по «лестнице энергий». «Представьте себе многоэтажное здание: когда на первом этаже место заканчивается, людям приходится подниматься на второй», — объясняет один из авторов работы Нунцзянь Тао (Nongjian Tao) из Университета штата Аризона.

Измерение квантовой емкости ученые проводили с помощью трех электродов при разных значениях напряжения. Полученные величины (см. рис.) чрезвычайно малы, а вид кривой несколько не соответствует теоретическим расчетам. По словам г-на Тао, расхождения объясняются наличием заряженных примесей в образцах графена; специалистам уже известно, что такие примеси изменяют подвижность электронов в материале. Для устранения паразитного влияния и дальнейшего уменьшения емкости можно, отмечает ученый, искусственно вводить ионы противоположного знака.

Высокая чувствительность и низкая емкость монослоя атомов углерода повышают его привлекательность в глазах производителей биосенсоров: взаимодействие любого вещества с поверхностью графена может быть зарегистрировано по изменению характеристик электронов. При этом с помощью примесей емкость материала, как было отмечено, можно увеличить; такой графен подойдет для создания суперконденсаторов (ионисторов).