(PhysOrg.com) -- Se il grafene deve mantenere le sue promesse come componente rivoluzionario dell'elettronica futura, le interazioni tra il grafene e i materiali circostanti in un dispositivo devono essere comprese e controllate.

I ricercatori del NIST Center for Nanoscale Science and Technology hanno misurato e modellato con successo come gli elettroni nel grafene rispondono alle impurità in un substrato sottostante, spiegando le differenze chiave nella risposta del grafene che ha uno spessore rispetto a due strati.

La capacità degli elettroni di schermare, o umido, i campi elettrici dovuti alle impurità sono caratterizzati da una lunghezza di schermatura elettrostatica. Per schermare le impurità, la lunghezza di vagliatura deve essere significativamente inferiore alla separazione tra le impurità. Quando posizionato su un substrato, gli elettroni nel grafene monostrato e bistrato rispondono in modo diverso alle impurità del substrato perché le differenze di simmetria modificano la lunghezza di schermatura.

Per due strati di grafene, gli elettroni hanno una lunghezza di schermatura ridotta e quindi si riorganizzano facilmente per schermare le impurità. Per il grafene monostrato, l'insolita simmetria del suo reticolo atomico a nido d'ape bidimensionale fa sì che l'energia degli elettroni aumenti linearmente con la quantità di moto, simili a particelle "senza massa" come i fotoni.

La teoria CNST mostra che la lunghezza di schermatura per gli elettroni senza massa è simile alla distanza tra le impurità del substrato, rendendo molto più difficile il riarrangiamento degli elettroni. Le impurità del substrato causano la diffusione degli elettroni e quindi riducono le prestazioni del dispositivo sia nel grafene monostrato che bistrato; spiegando la risposta alle impurità, questo lavoro fornisce informazioni sui metodi per controllare tale dispersione e migliorare le prestazioni del dispositivo in grafene su una gamma di substrati.