Gli scienziati del Laboratorio Ames del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti sono stati in grado di manipolare con successo la struttura elettronica del grafene, che potrebbe consentire la fabbricazione di transistor al grafene, più veloce e più affidabile rispetto ai transistor a base di silicio esistenti.

I ricercatori sono stati in grado di calcolare teoricamente il meccanismo mediante il quale la struttura a banda elettronica del grafene potrebbe essere modificata con atomi di metallo. Il lavoro guiderà sperimentalmente l'uso dell'effetto in strati di grafene con ioni di metalli delle terre rare "sandwich" (o intercalati) tra il grafene e il suo substrato di carburo di silicio. Poiché gli atomi di metallo sono magnetici, le aggiunte possono anche modificare l'uso del grafene per la spintronica.

"Stiamo scoprendo nuove e più utili versioni del grafene, " ha detto lo scienziato senior dell'Ames Laboratory Michael C. Tringides. "Abbiamo scoperto che il posizionamento dei metalli delle terre rare sotto il grafene, e precisamente dove si trovano, negli strati tra il grafene e il suo substrato, è fondamentale per manipolare le bande e sintonizzare il band gap."

Grafene, uno strato bidimensionale di carbonio, è stato ampiamente studiato dai ricercatori di tutto il mondo da quando è stato prodotto per la prima volta nel 2004 perché gli elettroni viaggiano molto più velocemente lungo la sua superficie, rendendolo un potenziale materiale ideale per le future tecnologie elettroniche. Ma l'incapacità di controllare o regolare le proprietà uniche del grafene è stata un ostacolo alla sua applicazione.

I calcoli della teoria funzionale della densità hanno previsto le configurazioni necessarie per dimostrare il controllo della struttura del gap di banda. "Il Laboratorio Ames è molto bravo nella sintesi dei materiali, e usiamo la teoria per determinare con precisione come modificare gli atomi di metallo, " ha detto Minsung Kim, un associato di ricerca post-dottorato. "I nostri calcoli hanno guidato il posizionamento in modo da poter manipolare queste proprietà quantistiche per comportarsi come vogliamo".

La ricerca è ulteriormente discussa nel documento "Manipulation of Dirac cones in intercalated epitaxial grafene, "pubblicato sulla rivista Carbonio .