En forskningsgruppe bestående af folk fra det interdisciplinære Nanoscience Center og institut for Storage Ring Facilities ved Aarhus Universitet har sammen med afdeling for Fysik og Nanoteknologi ved Aalborg Universitet fundet en måde til at kunne omdanne graphene til en halvleder.

I mange år har silikone været anvendt til de mikrochips, der findes i vores computere og mobiltelefoner. For seks år siden opdagede man materialet graphene, der med dens særlige egenskaber, kan blive det nye foretrukne materiale til brug i mikrochips.

Et særligt kendetegn ved graphene er at karbon atomerne sidder i et ultratyndt lag kun en atom tyk.  Selv hvis 300.000 lag af graphene blev lagt ovenpå hinanden ville det ikke være tykkere end et stykke papir. Selvom et graphene lag er meget tyndt har det en ufattelig styrke og en evne til at lede elektricitet langt bedre end alle andre kendte materialer. Forskere fra IBM viste for nylig at computer chips lavet af graphene er langt hurtigere end de traditionelle chips lavet på silikone. Disse egenskaber gør dem meget interessante som fremtidens materiale i mikrochips.

Der er et problem knyttet til graphene, som indtil nu har gjort at det ikke har overtaget silikones rolle som det foretrukne materiale i mikrochips. Silikone har den vigtige egenskab at dets evne til at lede elektricitet kan reguleres. Materialer med denne egenskab kaldes under et for halvledere, men i modsætning til silikone, så er graphene i sig selv ikke en halvleder. Hvis graphene skal erstatte silikone i fremtiden, så kræver det at man kan finde metoder til at åbne et såkaldt båndgap i graphene og derved omdanne materialet til en halvleder.

Den danske forskningsgruppe er den første i verden, der har fundet en metode til at kunne åbne dette båndgap og dermed tænde og slukke for graphenes ledningsevne. Forskningsgruppen har vist, at ved at lave nanomønstre ud af hydrogen molekyler i en graphenes overflade, så kan selv de største plader af graphene blive omdannet til halvledere.

”Vi former graphene på en metal krystal, og ved at tilsætte en passende mængde hydrogen, som fremstiller et nano mønster placeret på overfladen, kan et båndgap åbnes” forklare associate professor Liv Hornekær, Institut for Fysik og Astronomi, Århus Universitet, og tilføjer ”Hydrogen nano mønstret begrænser elektronernes bølgefunktionen og det er hvad der forårsager åbningen af båndgabet”.

Med disse resultater er man kommet et stort skridt nærmere, at kunne lave computer chips baseret på graphene. Det er et banebrydende fund indenfor forskningsfeltet og blev d. 14. marts publiceret i det anerkendte tidsskrift Nature Materials.

Kilde: science.au.dk