Viimaste aastate jooksul on tehtud tohutul hulgal uurimustöid grafeeni kohta, mistõttu sellega seostuvad avastused on ühtlase sagedusega teadusmaailma jõudnud. Nüüd selgus aga, et grafeenil on aeg aupaiste oma huvitavale sugulasele – grafüünile (ingl. k. graphyne) – loovutada. Sarnaselt grafeenile on ka grafüün süsiniku aatomitest koosnev üksikkiht, kuid seda saab valmistada erinevate kujudena, mis muudab selle rakendamise võimalused palju mitmekülgsemaks. Saksamaa teadlased sooritasid hiljuti grafüüni omadusi uuriva arvutisimulatsiooni, millest selgus muuhulgas, et kindlat tüüpi grafüün võimaldab näiteks elektronidel vaid ühes suunas voolata.
Sellel 6,6,12-grafüünil on ristküliku kujuline sümmeetria. Pilt: D. Malko et al., Phys. Rev. Lett. (2012)
Grafeenis olevate juhtivuselektronide energia sõltub otseselt nende impulsist. Lisaks on teada, et nende energiatasemete graafik on kolmedimensionaalne, moodustades nö. Diraci koonuse. Selle unikaalse omaduse tõttu käituvad juhtivuselektronid nii, justkui neil puuduks mass, mistõttu liiguvad need valguse kiirusele lähedase kiirusega – väga kasulik omadus, kui juttu on näiteks transistorite efektiivsuse tõstmisega, kirjutab Physorg.com.
Erinevalt grafeenist võib grafüünis esineda ka aatomite kaksik- või kolmiksidemeid ning lisaks pole selle muster piiratud vaid kuusnurkadega – tundub hoopis, et võimalike mustrite hulk on lõputu.
Antud uurimuses vaatlesid teadlased arvutisimulatsioonis kolme grafüüni mustri tüüpi. Leiti, et kõigi nende energiatasemete graafikud on Diraci koonused, kuigi väikeste erinevustega. Üks tüüp, mis kannab nime 6,6,12-grafüün (ristkülikulise mustriga), tundub aga võimaldavad elektronidel vaid ühes suunas liikuda. Selle omaduse tõttu saaks teadlaste sõnul valmistada materjale, mis ei vaja lisandaatomeid, et olla elektronide allikaks.
Vaatamata sellele, et seni on suudetud valmistada vaid väga väikeseid grafüüni tükikesi, on teadlased antud avastusest siiski vaimustuses, sest see on näidanud, et leidub mitmeid grafüüni tüüpe, mis annaksid Diraci koonuse. See aga tähendab, et ka mitmed teised materjalid võivad nii käituda.
Teadusartikkel: “Graphynes with Direction-Dependent Dirac Cones“
Leave a Reply