Le graphène - une couche d'un atome d'épaisseur de la substance contenue dans les crayons - est un meilleur conducteur que le cuivre et est très prometteur pour les appareils électroniques, mais avec un hic :les électrons qui le traversent ne peuvent pas être arrêtés.

Jusqu'à maintenant, C'est. Des scientifiques de l'Université Rutgers du Nouveau-Brunswick ont ​​appris à apprivoiser les électrons indisciplinés du graphène, ouvrant la voie au transport ultra-rapide d'électrons avec une faible perte d'énergie dans de nouveaux systèmes. Leur étude a été publiée en ligne dans Nature Nanotechnologie .

"Cela montre que nous pouvons contrôler électriquement les électrons du graphène, " a déclaré Eva Y. Andrei, Professeur du Conseil des gouverneurs au département de physique et d'astronomie de Rutgers à l'École des arts et des sciences et auteur principal de l'étude. "Autrefois, nous ne pouvions pas le faire. C'est la raison pour laquelle les gens pensaient qu'on ne pouvait pas fabriquer des appareils comme des transistors qui nécessitent une commutation avec du graphène, parce que leurs électrons se déchaînent."

Maintenant, il peut devenir possible de réaliser un transistor à l'échelle nanométrique en graphène, dit Andreï. Jusqu'ici, Les composants électroniques en graphène comprennent des amplificateurs ultra-rapides, supercondensateurs et fils à ultra-faible résistivité. L'ajout d'un transistor au graphène serait une étape importante vers une plate-forme électronique entièrement en graphène. D'autres applications à base de graphène incluent des capteurs chimiques et biologiques ultra-sensibles, filtres pour le dessalement et la purification de l'eau. Le graphène se développe également dans les écrans plats flexibles, et des circuits électroniques pouvant être peints et imprimables.

Le graphène est une couche nano-fine de graphite à base de carbone avec laquelle les crayons écrivent. Il est beaucoup plus résistant que l'acier et un excellent conducteur. Mais quand les électrons le traversent, ils le font en ligne droite et leur vitesse élevée ne change pas. "S'ils heurtent une barrière, ils ne peuvent pas revenir en arrière, donc ils doivent passer par là, " Andrei a déclaré. "Les gens ont cherché comment contrôler ou apprivoiser ces électrons."

Son équipe a réussi à apprivoiser ces électrons sauvages en envoyant une tension à travers un microscope de haute technologie avec une pointe extrêmement pointue, aussi la taille d'un atome. Ils ont créé ce qui ressemble à un système optique en envoyant une tension à travers un microscope à effet tunnel, qui offre des vues 3-D des surfaces à l'échelle atomique. La pointe acérée du microscope crée un champ de force qui piège les électrons dans le graphène ou modifie leurs trajectoires, similaire à l'effet d'une lentille sur les rayons lumineux. Les électrons peuvent facilement être piégés et libérés, fournir un mécanisme de commutation marche-arrêt efficace, selon Andreï.

"Vous pouvez piéger des électrons sans faire de trous dans le graphène, " dit-elle. " Si vous changez la tension, vous pouvez libérer les électrons. Vous pouvez donc les attraper et les laisser partir à volonté."

La prochaine étape serait de passer à l'échelle en mettant des fils extrêmement fins, appelés nanofils, au-dessus du graphène et en contrôlant les électrons avec des tensions, elle a dit.