Графен может быть не только двумерным

Повышенный интерес физиков к графену – монослою атомов углерода – обусловлен прежде всего его необычной электронной структурой: носители заряда в графене ведут себя подобно безмассовым релятивистским частицам (дираковским фермионам). Однако не меньший интерес представляет собой и атомная структура графена. Обычно графен рассматривают как двумерный материал с гексагональной решеткой и почти идеальным расположением атомов (следствием которого является, в частности, очень большая – до одного микрона – длина свободного пробега носителей заряда). Вообще-то, согласно теории, двумерные кристаллы не могут существовать, поскольку тепловые флуктуации приводят к их плавлению. Это справедливо, однако для собственно двумерного пространства, тогда как графен является частью пространства трехмерного, то есть может каким-то образом деформироваться в поперечном направлении (например, изгибаться). Ранее теоретически была отмечена возможность стабилизации плоского монослоя за счет взаимодействия между продольными и поперечными длинноволновыми модами колебаний составляющих его атомов. Между тем все исследованные до настоящего времени графеновые слои не были изолированы от окружения, а представляли собой фактически части трехмерных объектов, поскольку либо поддерживались подложкой, либо внедрялись в какую-либо матрицу.

graphene1.gif
graphene.gifРис. 1. Схематическое изображение идеального и «реального» (по данным эксперимента) монослоя графена

В работе [1] экспериментально изучена структура чешуек графена, подвешенных к металлическому «микроэшафоту» (подробности о технологии их изготовления см. в [1]). Просвечивающая электронная микроскопия и электронная дифракция показали, что при сканировании вдоль графенового слоя нормаль к поверхности поворачивается на несколько градусов, то есть слой не является абсолютно плоским. Высота «волн», образующихся при изгибе графена (см. рис.), достигает, как показали сделанные в [1] оценки, h » 1нм. Интересно, что в двухслойных чешуйках величина h значительно меньше, а поверхность образцов, образованных тремя и более графеновыми слоями, является атомарно гладкой. Дефекты (например, дислокации) обнаружены не были. Таким образом, структурная устойчивость монослоев графена обусловлена их деформацией. По-видимому, именно эта деформация приводит к подавлению эффекта слабой локализации носителей в графене [2]. Как она сказывается на других свойствах «свободного графена», покажут дальнейшие исследования.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 3 (2 votes)
Источник(и):

1. J.C.Meyer et al., Nature 446, 60 (2007)

2. S.V.Morozov et al. Phys.Rev.Lett. 97, 016801 (2006)



Категории статьи