قدمی به سوی تولید گرافن مصنوعی

 

گرافن ماده‌ای با پتانسیل‌های کاربردی بسیار بالا است اما تولید ساختارهای گرافنی با دقت اتمی کار بسیار چالش برانگیزی است. اخیرا روشی برای تولید گرافن مصنوعی ارائه شده است. از این گرافن‌ مصنوعی می‌توان برای تست دستگاه‌ها استفاده کرد پیش از این که از گرافن طبیعی در آنها استفاده نمود. این پروژه توسط گروه‌های تحقیقاتی از کشورها جمهوری چک، فرانسه، کانادا و آمریکا انجام شده و نتایج آن نیز در نشریه New Journal of Physics  به چاپ رسیده است.

لوکاس نادورنیک از دانشگاه چارلز جمهوری چک می‌گوید مفهوم گرافن مصنوعی خیلی زود و بعد از ساخت گرافن واقعی مطرح شد. این ماده می‌تواند مزایای یک نیمه‌هادی دو بعدی با کیفیت بالا را داشته باشد.

طی سال‌های گذشته، پژوهشگران تلاش کرده‌اند تا گرافن مصنوعی تولید کنند اما این کار موفق نبوده است. در این پروژه دانشمندان با فراهم کردند تمام نیازمندی‌های تولید این ماده، درصدد شکستن این سد برآمدند.

میلان اورلیتا می‌گوید برای اولین بار ما توانستیم همه پارامترهای مربوط به گرافن مصنوعی را تهیه کرده و با هم به شکل مناسبی ترکیب کنیم بنابراین می‌توان رویای ساخت این ماده را تحقق بخشیم. اورلیتا که در آزمایشگاه ملی دس چامپس ماگنتیکو اینتنس در فرانسه مشغول به فعالیت است می‌افزاید نتایج این پروژه برای کارهای بعدی ما و دیگر محققان بسیار مفید است.

کارل ویبورنی از دانشگاه سانی در بوفالو می‌گوید اساسا ما مشکلی برای تولید گرافن نداشتیم اما به‌صورت فناوری مشکلاتی وجود داشت.

هر کس می‌تواند ترکیب مناسب برای پارامترهایی نظیر دانسیته حامل، قدرت پتانیسل تلفیق و ثابت شبکه پیدا کند. در این پروژه ما برای اولین بار راهبردی را پیش گرفتیم که در آن نتایج آزمایشگاهی با فرمول‌های تئوری مقایسه شده است. گرافن مصنوعی برتری‌هایی نسبت به گرافن طبیعی دارد. برای مثال ساختار بلوری آن می‌تواند متغییر باشد در حالی که در گرافن طبیعی این ساختار ثابت است.

تولید ساختارهای دو بعدی ابرشبکه با ثابت شبکه ۱۰۰ نانومتر به دهه ۱۹۹۰ برمی‌گردد چیزی که در آن زمان در نظر گرفته نمی‌شد دیراک فرمیون بود. در این پروژه چهار پارامتر لازم برای مشاهده دیراک فرمیون ارائه شد پژوهشگران امیدوارند که با فراهم کردن این شرایط بتوانند دیراک فرمیون را مشاهده کنند. دیراک فرمیون‌ها عامل تولید گرافن بوده و همچنین اطلاعات زیادی برای حوزه‌های مختلف فیزیک فراهم می‌کند.

تقارن شش ضلعی مسئول پدید آمدند فرمیون‌های دیراک است. فرمیون‌های دیراک قادرند تا فیزیک حالت جامد را به الکترودینامیک کوانتومی نسبیتی ارتباط دهند. این دو پارامتر از مهمترین شاخه‌ها فیزیک مدرن هستند