作者:L. A. Ponomarenko 来源:《自然—物理学》 发布时间:2012-10-30 14:43:33
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石墨烯“多层糕”可做纳米变压器

 
据物理学家组织网10月15日(北京时间)报道,英国曼彻斯特大学研究人员最新研究显示,把单原子层精确地堆叠起来,有望造出大量新型材料和设备,石墨烯及有关单原子厚度晶体为此提供了广阔的选择。他们按照期望的顺序,将石墨烯和氮化硼的单原子层晶体一层压一层地堆叠起来,构建出一种“多层糕”,可作为纳米级的变压器。相关论文发表在10月14日的《自然·物理学》杂志网站上。
 
自从2004 年首次被分离出来,石墨烯为许多领域带来了彻底变革的可能。从智能手机、超快宽带、计算机芯片到药物递送,石墨烯有望取代现有硅材料。该研究由曼彻斯特大学列昂尼德·波诺马连科和诺贝尔奖得主安德烈·盖姆领导,他们认为,人们尚未找到石墨烯真正大显身手的舞台,能发挥它们卓越属性的新设备和新材料还没发明出来。
 
在纳米变压器中,由于局部电场的作用,电子在一层金属中移动时会对另一层金属中的电子产生拉力,这一现象称为“库仑拖曳”。而要利用这一规律,需要将金属一层层隔开,让它们彼此绝缘,但分开的距离不能超过几个原子间距。这种结构是许多复杂精细的新型电子和光子设备的基础,包括许多晶体管和探测器都采用这一新结构。而现有材料做不到这一点,这对目前的纳米技术而言是个巨大飞跃。
 
研究人员将石墨烯作为单原子导电平面,将仅4个原子薄的氮化硼作为电绝缘体。他们先从块状石墨中剥取了石墨烯平面,并用同样技术得到了氮化硼原子层,然后用一种先进的纳米技术,像拼装“垒高”玩具那样将石墨烯和氮化硼晶体一层层堆叠起来,按照期望的层面顺序组装成新晶体。
 
纳米变压器由曼彻斯特大学的罗曼·戈巴乔夫组装,他描述这种技术时说:“这就像《发条钢跳蚤的故事》里的情节,只有用最高倍显微镜才能看到跳蚤在跳舞,甚至还钉着极小的马蹄铁。我们的纳米‘垒高’就是这种技术的进一步推演。”
 
盖姆补充说:“这一研究还证明了以原子的精度一层层地搭建平面,能造出有多种功能的复杂设备。我们有一个完整的原子层材料库,只要将这些材料结合起来,就可能创造出自然界中没有的主要新材料,这条路的前景比石墨烯本身更令人兴奋。”(来源:科技日报 常丽君)
 
 
 
 
 
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