石墨烯可做納米變壓器

石墨烯可做納米變壓器

據物理學家組織網10月15日（北京時間）報道，英國曼徹斯特大學研究人員最新研究顯示，把單原子層精確地堆疊起來，有望造出大量新型材料和設備，石墨烯及有關單原子厚度晶體為此提供了廣闊的選擇。他們按照期望的順序，將石墨烯和氮化硼的單原子層晶體一層壓一層地堆疊起來，構建出一種“多層糕”，可作為納米級的變壓器。相關論文發表在10月14日的《自然·物理學》雜志網站上。
自從2004 年首次被分離出來，石墨烯為許多領域帶來了徹底變革的可能。從智能手機、超快寬帶、計算機芯片到藥物遞送，石墨烯有望取代現有硅材料。該研究由曼徹斯特大學列昂尼德·波諾馬連科和諾貝爾獎得主安德烈·蓋姆領導，他們認為，人們尚未找到石墨烯真正大顯身手的舞臺，能發揮它們卓越屬性的新設備和新材料還沒發明出來。

在納米變壓器中，由于局部電場的作用，電子在一層金屬中移動時會對另一層金屬中的電子產生拉力，這一現象稱為“庫侖拖曳”。而要利用這一規律，需要將金屬一層層隔開，讓它們彼此絕緣，但分開的距離不能超過幾個原子間距。這種結構是許多復雜精細的新型電子和光子設備的基礎，包括許多晶體管和探測器都采用這一新結構。而現有材料做不到這一點，這對目前的納米技術而言是個巨大飛躍。

研究人員將石墨烯作為單原子導電平面，將僅4個原子薄的氮化硼作為電絕緣體。他們先從塊狀石墨中剝取了石墨烯平面，并用同樣技術得到了氮化硼原子層，然后用一種先進的納米技術，像拼裝“壘高”玩具那樣將石墨烯和氮化硼晶體一層層堆疊起來，按照期望的層面順序組裝成新晶體。

納米變壓器由曼徹斯特大學的羅曼·戈巴喬夫組裝，他描述這種技術時說：“這就像《發條鋼跳蚤的故事》里的情節，只有用最高倍顯微鏡才能看到跳蚤在跳舞，甚至還釘著極小的馬蹄鐵。我們的納米‘壘高’就是這種技術的進一步推演。”

蓋姆補充說：“這一研究還證明了以原子的精度一層層地搭建平面，能造出有多種功能的復雜設備。我們有一個完整的原子層材料庫，只要將這些材料結合起來，就可能創造出自然界中沒有的主要新材料，這條路的前景比石墨烯本身更令人興奮。”