http://www.physorg.com/news109002304.html
September 14, 2007
再也沒有比這個還要小的撞球遊戲了。UC Riverside 的物理學家證明石墨薄片（graphene）-- 由一個原子厚的碳原子以六角環形排列而成的超細薄片 -- 的作用就如同原子等級的撞球桌，而其上的電荷則同撞球一樣。
這項發現強調石墨薄片作為一種優良電子材料（如：矽）的潛力，那可用來開發基於量子物理學的新類型電晶體。因為它們沒有遭遇任何障礙，在石墨薄片當中的電子能自由地在碳薄片上漫遊，以相當低的電阻傳導電荷。
研究結果出現在今日最新一期的 Science 上。
該研究團隊，由 Chun Ning (Jeanie) Lau（音譯：劉君寧）所領導，發現石墨薄片中的電子只會遭遇唯一障礙而被反射回來：石墨薄片的邊界。
"這些電子沒有遇到其他障礙，且行為如同量子撞球，" Lau 說，一位助教授，在 2004 年加入 UCR 的物理與天文學系。"它們展現出類似粒子與波的特性。"
Lau 觀察到，當電子從石墨薄片的一邊被反射時，原來的與被反射的電子組成會彼此干涉，如同池塘中向外擴散的漣漪會與從岸邊反射回來的漣漪相互干涉一樣。
她的實驗室因為在超低溫（0.26 Kelvin）下測量石墨薄膜的導電率而發現「電子的干涉（electronic interference）」。她解釋，在這麼低的溫度溫，電子的量子特性更易研究。
"我們發現，在石墨薄膜中的電子可展現如波一般的特性，這可產生有趣的應用，例如：彈道電晶體（ballistic transistors），這是一種新類型的電晶體，與電子的共振腔，" Lau 說。她解釋，共振腔是一個密室，如同廚房的微波爐，在其中，波可以前後反彈。
在她們的實驗中，Lau 與她的同事，首先從石墨剝離一層石墨薄片。石墨是由六個碳原子構成的環，水平堆疊成層的一種分層結構。接著，研究者將奈米等級的電極放到石墨薄片上，然後將石墨薄片放在一個冷卻裝置中冷凍。最後她們測量石墨薄片的導電率。
石墨薄片，不到三年之前首度試驗性地被分離出來，是碳原子的二維蜂巢狀格子，而且，在結構上與奈米碳管（carbon nanotubes，由多張石墨薄片捲曲而成的細小中空管狀物）與巴克球（buckyballs，中空的碳分子所構成的封閉籠狀物）相關。
合乎科學地，它變成凝態物理學的新模型系統，這是物理學的分支，專門對付固態物質的物理學特性。石墨薄片能進行一些涉及到量子力學與相對論之桌上型試驗性測試。
除了具有優良的材料特性，如：強大電流傳送能力與導熱性之外，石墨薄片也是適合創造半導體電路與電腦元件的理想材料。它的平面幾何能允許組裝電子裝置，並修改成不同的電氣特性。因為它只有一個原子厚，它有潛力製成超小型裝置，並進一步將電子學縮小化。
※ 相關報導：
＊ Phase-Coherent Transport in Graphene Quantum Billiards
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/317/5844/1530
F. Miao, S. Wijeratne, Y. Zhang, U. C. Coskun, W. Bao,
C. N. Lau
Science 14 September 2007: Vol. 317. no. 5844, pp. 1530 - 1533
DOI: 10.1126/science.1144359
＊ 「波」移到北京還是「波」
＊ 石墨薄片奈米電子學：明日電腦來自於鉛筆痕跡
＊ 石墨薄片氧化物將成為一種新材料
＊ 新光學微共振腔或能導致更有效率的量子運算
＊ 闡明古代物理的靜電實驗卻惹出更多問題
＊ 實驗室觀測到物質、反物質的電子偶素分子
＊ 物理學家在半導體中發現超級結晶體
＊ 薄膜科學的新「皺紋」
＊ 烏拉姆猜想的量子類比可引導分子、反應
＊ 穿隧電子算數學
＊ 物理學家創造「幽靈般」的量子通訊
＊ 科學家以低成本方法產生微晶片樣式
＊ 以伸縮晶體製成的彈性彩色顯示器
＊ 從傳統印刷到高解析度的奈米印刷
沒有留言:
張貼留言