Stačí pootočit a z grafenu je izolant nebo supravodič

Grafen lze popsat mnoha výrazy a je zkoumán v mnoha oblastech, jednou z nejzajímavějších jsou samozřejmě elektrické vlastnosti. Nyní bylo zjištěno, že se vrstvy grafenu mohou při vhodné vzájemné orientaci silně ovlivňovat a grafen se pak chová buď jako izolant nebo supravodič.

Grafen
Jednovrstvý allotrop uhlíku, skládá se ze sítě sp2 uhlíků uspořádaných do šestičlenných cyklů. Jde o jednu vrstvu grafitu. Získává se převážně exfoliací grafitu nebo pomocí CVD.
Elektrický izolant
Látka, která nevede elektrický proud. Ve své struktuře neobsahuje volné nosiče náboje.
Mottův izolant
Skupina materiálů, které by měly být, podle pásové teorie, vodiči elektrického proudu, ale chovají se jako izolanty.
Supravodič
Vodič, který po ochlazení pod kritickou teplotu vede elektrický proud bez odporu.

Elektrony v monovrstvě grafenu se mohou pohybovat velmi vysokými rychlostmi, ale pokud na sebe položíme dvě tyto vrstvy a poootočíme je o „magický úhel“ 1,1°, získáme materiál s úplně novými vlastnostmi.[1,2] Získaná konfigurace, kdy jsou vrstvy tvořené šestiúhelníky lehce pootočené, se označuje jako moiré a očekává se u ní silná interakce mezi elketrony ve vrstvách, v jiném uspořádání si vrstvy zachovávají nezávislost a interagují velmi slabě.

Dvě vrstvy grafenu, pootočené o magický úhel

Dvě vrstvy grafenu, pootočené o magický úhel. Credit: MIT

Výzkumná skupina prof. Pablo Jarillo-Herrero z MIT zjistila, že při takto uspořádaný grafen se chová jako Mottův izolant. Ale pokud k němu připojíme elektrické napětí a do grafenové supermřížky začneme přidávat elektrony, dojde při překročení určité hranice ke změně vlastností a elektrony začnou grafenem proudit bez odporu, tzn. že se materiál stane supravodivým.

Grafen se tak může stát zajímavým materiálem pro výzkum nekonvenční supravodivosti.

Odkazy

  1. Insulator or superconductor? Physicists find graphene is both
  2. When rotated at a ‚magic angle,‘ graphene sheets can form an insulator or a superconductor

Napsat komentář

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.