מצב אלקטרוני ננומטרי חדש בגרפן

מצב אלקטרוני ננומטרי חדש בגרפן

מאת דר. משה נחמני

חוקרים מבריטניה גילו פסים אלקטרוניים ע"ג פני השטח של יריעות החומר גרפן, פסים הגורמים לחומר לתפקד כמוליך-על

חוקרים מבריטניה גילו פסים אלקטרוניים ע"ג פני השטח של יריעות החומר גרפן, פסים הגורמים לחומר לתפקד כמוליך-על. זו הפעם הראשונה שפסים אלו נצפו ע"ג הגרפן, וסביר להניח כי הממצא יהיה בעל השלכות משמעותיות על ניצול חומר חדשני זה הנחשב כבעל תפקיד חשוב ביותר בעתידה של הננוטכנולוגיה.

 
גרפן הינו חומר המורכב מיריעה יחידה של אטומי פחמן בעובי של אטום אחד, והוא מצוי בסימונים המתקבלים מעפרון גרפיט. בגרפן טמונות תכונות פיסיקליות בלתי-רגילות ועל-כן הוא נחשב כבעל פוטנציאל טכנולוגי רב, לדוגמה, בפיתוח של אלקטרודות שקופות עבור צגי מסך שטוחים, בטרנזיסטורים מהירים ויעילים אנרגטית ועבור חומרים מרוכבים חזקים במיוחד. חוקרים בכל רחבי העולם מקדישים כעת מאמצים מרובים בשביל להבין ולשלוט בתכונותיו של חומר זה.
 
חוקרים מהמרכז הלונדוני לננו-טכנולוגיה (LCN) הוסיפו כמות עודפת של אלקטרונים לפני-השטח של הגרפן באמצעות העברת אטומי המתכת סידן מתחת למשטח. באופן רגיל, היינו מצפים כי אלקטרונים עודפים אלו יפוזרו באופן אחיד ע"ג משטח הגרפן, בדיוק כפי ששמן מתפזר ע"ג מים. אולם, באמצעות שימוש בציוד מתקדם מסוג מיקרוסקופ מנהור סורק (STM), המסוגל לספק תמונה של אטומים פרטניים, החוקרים מצאו כי האלקטרונים העודפים מתארגנים באופן עצמאי למעין פסים ננומטריים מעל פני המשטח. התנהגות בלתי-צפויה זו מדגימה כי לאלקטרונים יכולים להיות "חיים" משל עצמם, שאינם קשורים ישירות לאטומים שמתחתיהם.
 
ממצאים אלה מעוררים השראה לעבר כיוונים חדשים רבים, הן עבור המדע והן עבור הטכנולוגיה. לדוגמה, הם יכולים לשמש כשיטה חדשה לתפעול ולקידוד מידע, כאשר הקוד הבינארי של אפס/אחד מוחלף בפסים הממוקמים מצפון לדרום וממזרח למערב, בהתאמה. ממצאי המחקר פורסמו בכתב-העת המדעי Nature Communications.