Caratterizzazione elettronica del grafene:immagini STS sovrapposte a una resa tridimensionale della sottostante topografia d'argento a (a) -200 meV e (b) -60 meV. Entrambe le immagini sono 150 x 150 nm. È visibile la differenza nella densità degli stati ai bordi dendritici del grafene alle due diverse energie. Questo comportamento è coerente con una struttura elettronica che non è perturbata dal substrato d'argento sottostante.
Utenti della Northwestern University, lavorando con il Center for Nanoscale Materials EMMD Group ad Argonne, hanno dimostrato la prima crescita di grafene su un substrato d'argento.
Per la prima volta è stata osservata anche la diffusione di elettroni simile a un'onda ai bordi del grafene dendritico. Questo comportamento è coerente con una struttura elettronica non perturbata dall'argento sottostante, fornendo un nuovo sistema in cui il grafene è disaccoppiato dal suo substrato. Poiché il grafene è disaccoppiato elettronicamente dal substrato d'argento, le proprietà intrinseche del grafene possono essere studiate direttamente. Questo nuovo metodo di crescita può consentire un migliore interfacciamento del grafene con altri materiali bidimensionali, un passo fondamentale per lo sviluppo di circuiti a base di grafene e altre tecnologie.
Grafene, uno strato di carbonio dello spessore di un atomo con conduttività e resistenza straordinarie, mantiene la promessa per una gamma di applicazioni. Però, gli attuali metodi per coltivare il grafene sui metalli non hanno avuto successo con l'argento. Mentre il grafene viene coltivato convenzionalmente su una superficie metallica decomponendo cataliticamente gli idrocarburi a temperature elevate, questo metodo è inefficace per i substrati d'argento perché i substrati sono chimicamente inerti e hanno un punto di fusione relativamente basso. Utilizzando una fonte di carbonio grafite, il team è stato in grado di far crescere il grafene depositando carbonio atomico, piuttosto che un precursore molecolare a base di carbonio, sul substrato. La crescita ha aggirato la necessità di una superficie chimicamente attiva e ha permesso la crescita del grafene a temperature più basse.
I ricercatori hanno anche scoperto che il grafene coltivato era disaccoppiato elettronicamente dal substrato d'argento sottostante, permettere di studiare e sfruttare le proprietà intrinseche del grafene direttamente sul substrato di crescita; questa caratteristica non è stata precedentemente osservata con grafene cresciuto su altri metalli. I ricercatori hanno osservato una diffusione di elettroni simile a un'onda unica ai bordi del grafene che in precedenza era stata osservata solo su substrati isolanti.
La microscopia a scansione tunnel (STM) è stata eseguita al CNM utilizzando un sistema Omicron VT con punte in tungsteno incise elettrochimicamente a 55K. La spettroscopia a effetto tunnel a scansione (STS) è stata raccolta simultaneamente tramite modulazione periodica alla tensione applicata. La spettroscopia Raman è stata eseguita con un microscopio Renishaw InVia Raman utilizzando una linea laser da 514 nm. La crescita del grafene sull'argento in condizioni di vuoto ultraelevato potrebbe portare a campioni eccezionalmente puri che potrebbero presentare opportunità per l'elettronica ultraveloce e l'ottica avanzata.
