Les scientifiques du laboratoire Ames du département américain de l'Énergie ont réussi à manipuler la structure électronique du graphène, ce qui peut permettre la fabrication de transistors au graphène, plus rapides et plus fiables que les transistors à base de silicium existants.

Les chercheurs ont pu calculer théoriquement le mécanisme par lequel la structure de bande électronique du graphène pourrait être modifiée avec des atomes métalliques. Le travail guidera expérimentalement l'utilisation de l'effet dans des couches de graphène avec des ions de terres rares "intercalés" (ou intercalés) entre le graphène et son substrat en carbure de silicium. Parce que les atomes métalliques sont magnétiques, les ajouts peuvent également modifier l'utilisation du graphène pour la spintronique.

"Nous découvrons de nouvelles versions plus utiles du graphène, " a déclaré Michael C. Tringides, scientifique principal du laboratoire Ames. "Nous avons découvert que le placement des métaux des terres rares sous le graphène, et précisément où ils se trouvent, dans les couches entre le graphène et son substrat, est essentiel pour manipuler les bandes et régler la bande interdite."

Graphène, une couche bidimensionnelle de carbone, a été largement étudié par les chercheurs du monde entier depuis sa première production en 2004, car les électrons se déplacent beaucoup plus rapidement le long de sa surface, ce qui en fait un matériau potentiel idéal pour les futures technologies électroniques. Mais l'incapacité de contrôler ou de régler les propriétés uniques du graphène a été un obstacle à son application.

Les calculs de la théorie fonctionnelle de la densité ont prédit les configurations nécessaires pour démontrer le contrôle de la structure de la bande interdite. "Le laboratoire Ames est très bon en synthèse de matériaux, et nous utilisons la théorie pour déterminer précisément comment modifier les atomes métalliques, " a déclaré Minsung Kim, un chercheur associé postdoctoral. "Nos calculs ont guidé le placement afin que nous puissions manipuler ces propriétés quantiques pour qu'elles se comportent comme nous le souhaitons."

La recherche est discutée plus en détail dans l'article "Manipulation of Dirac cones in intercalated epitaxial graphene, " publié dans la revue Carbone .