(PhysOrg.com) -- "L'un des espoirs des gens pour le graphène réside dans les appareils électroniques. Il est considéré comme un remplacement possible du silicium, en raison de ses propriétés uniques, " raconte Herb Fertig PhysOrg.com . Le graphène se conduit bien, et il est facile à refroidir, ce qui le rend idéal pour une utilisation dans des appareils électroniques dont la taille diminue continuellement. Cependant, les scientifiques doivent encore comprendre certaines des propriétés du graphène, y compris comment contrôler le flux d'électrons. « En silicium, " Fertig continue, "il y a un gap énergétique qui peut être exploité pour manipuler le flux d'électrons. Le graphène est un bon conducteur, mais il est moins clair comment contrôler les électrons."

Afin de mieux comprendre certaines des propriétés du graphène, Fertig, professeur à l'Université de l'Indiana, travaillé avec Jianhui Wang, étudiant à l'Université de l'Indiana, et le professeur Ganpathy Murthy de l'Université du Kentucky, développer un calcul analytique qui pourrait éclairer le comportement du graphène. Leur travail apparaît dans Lettres d'examen physique :"Comportement critique dans le graphène avec des interactions de Coulomb."

« Pendant les transitions de phase dans la plupart des systèmes, il y a un point connu sous le nom de criticité, dans lequel tu as un état étrange, où il y a différentes échelles de longueur en même temps. Cela s'applique à tout système à un point critique, ", dit Fertig. Dans le graphène, bien que, les calculs montrent que cet état doit être présent sans qu'il soit nécessaire d'ajuster les paramètres à un point particulier. Il devrait simplement être présent naturellement en raison des interactions. Jusque là, il a été difficile de détecter cet effet. La plupart des modèles de comportement du graphène, Fertig dit, ignorer les interactions entre les électrons. "C'est un grand mystère car les estimations montrent que les interactions électroniques pourraient être importantes dans le graphène, et que l'énergie potentielle doit être grande, mais vous ne voyez pas les effets.

Fertig et ses collègues espèrent que la mesure du comportement critique du graphène pourrait aider les chercheurs à résoudre certains des mystères du graphène. « Notre calcul montre que si vous trouvez la bonne chose à regarder, vous pouvez voir cet état critique spécial où le graphène agit comme s'il était à une transition de phase, " il explique. Les calculs effectués par Fertig, Wang et Murthy suggèrent que des mesures minutieuses de la densité électronique autour des impuretés dans le graphène pourraient conduire à l'observation de ce comportement critique.

« Vous ne pouvez pas éviter les impuretés dans le graphène, », explique Fertig. « Ils y entrent toujours. Les électrons réagissent à ces impuretés. Si vous regardez la répartition des charges autour d'un, il doit refléter le comportement critique. Cela devrait être possible en utilisant la microscopie à balayage.

La microscopie à balayage a été utilisée pour examiner les nanostructures, et ont même vu des impuretés. Cependant, ces efforts n'ont pas été à une résolution suffisamment élevée. Fertig fait remarquer, bien que, qu'il existe des microscopes qui utilisent une résolution suffisamment élevée ; ils n'ont tout simplement pas été utilisés pour étudier les états d'impureté dans le graphène. "À ma connaissance, " il dit, « Il n’y a aucune raison fondamentale pour laquelle cela ne peut pas être fait. Il s'agit d'établir des liens et d'assembler les pièces. »

Fertig pense que si les scientifiques pouvaient réellement observer le comportement critique du graphène, cela pourrait répondre à certaines questions sur le matériel. "Si nous pouvions voir des preuves d'interactions dans le graphène, et mieux comprendre pourquoi ils ont été difficiles à détecter jusqu'à présent, cela pourrait ouvrir de nouvelles possibilités pour contrôler les propriétés électroniques du graphène. Cela pourrait signifier que les efforts visant à remplacer le silicium par du graphène pourraient être un pas de plus.

"Ce n'est qu'une avenue de possibilité, ” Fertig prévient, « Et ce serait loin. Mais si nous pouvions comprendre pourquoi les interactions dans le graphène ne fonctionnent pas comme nous le pensons, cela pourrait être utile pour développer des applications pour le graphène à l'avenir.

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