ایجاد خاصیت پیزوالکتریک درگرافن

[مسافر007]

اخیرا روشی برای ایجاد خاصیت پیزوالکتریک در گرافن ارائه شده است، این کار با افزودن عناصری نظیر هیدروژن یا فلوئور در ساختار گرافن انجام می‌شود.

گرافن ماده بسیار شگفت انگیزی است که دارای هدایت الکتریکی 100 برابر بهتر از سیلیکون است. این ماده که ضخامتی در حد یک اتم دارد، مستحکم‌تر از الماس است. با تمام ویژگی‌هایی که گرافن دارد، این ماده فاقد اثر پیزوالکتریک است، پیزوالکتریک خاصیتی است که در اثر خم شدن جریان الکتریکی تولید می‌کند، نکته مهم دیگر این است که خاصیت پیزوالکتریک یک ویژگی برگشت‌پذیر است، یعنی اگر به این مواد جریان الکتریکی اعمال شود خم می‌شوند. از این ویژگی در بسیار از ادوات نظیر ساعت، رادیو و التراسونیک استفاده می‌شود.

اخیرا مقاله‌ای در نشریه ACS Nano به چاپ رسیده است که در آن دو مهندس از دانشگاه استنفورد نشان دادند که چگونه می‌توان گرافن را تبدیل به یک ماده پیزوالکتریک کرد و از آن برای کنترل گرافن استفاده نمود.

اوان رید از محققان گروه تئوری و محاسبه مواد دانشگاه استنفورد می‌گوید تغییر شکل فیزیکی که در گرافن اتفاق می‌افتد رابطه مستقیمی با میدان اعمال شده به این ماده دارد، این کار یک روش کاملا جدید برای کنترل قطعات الکترونیکی در مقیاس نانو است. این پدیده بعد جدیدی به مفهوم استرینترونیک اضافه می‌کند، حوزه‌ای که در آن میدان الکتریکی، یا تغییر شکل، موجب ایجاد فشاری در شبکه کربنی شده و در نهایت تغییر شکل قابل پیش بینی در ساختار گرافن ایجاد می‌شود.

میتشل اونگ، محقق دوره پسا دکترا در این گروه تحقیقاتی، می‌گوید گرافن پیزوالکتریک می‌تواند به‌صورت غیر موازی موجب کنترل مکانیکی، نوری و الکتریکی شود که از این توانمندی می‌توان در حوزه‌های مختلف از ترانزیستورهای نانومقیاس گرفته تا صفحات لمسی استفاده کرد.
پژوهشگران با استفاده از مدل‌سازی‌های بسیار پیچیده که با ابرکامپیوترهای قدرتمند انجام شده، توانستند رسوب اتم‌ها را در یک سوی شبکه گرافن شبیه‌سازی کرده – به این فرآیند تقویت گفته می‌شود- و مقدار اثر پیزوالکتریک را در آن اندازه‌گیری کنند.

نتایج شبیه‌سازی نشان داد که گرافن را می‌توان با استفاده از لیتیم، هیدروژن، پتاسیم و فلئور تقویت کرد، همچنین از ترکیب هیدروژن و فلئور یا لیتیم و فلئور نیز می‌توان برای تقویت استفاده کرد. تقویت می‌تواند در یک سوی گرافن یا در هر دو سوی این ماده انجام شود، این که در یک سو یا در هر دو سو تقویت انجام شود کلید اصلی ایجاد خاصیت پیزوالکتریک است به این شکل که اگر هر دو سوی گرافن تقویت شود اثر تقویت‌ها یکدیگر را از بین می‌برند و خاصیت پیزوالکتریک ایجاد نمی‌شود.


منبع: ستاد توسعه فناوری نانو