Technológie

Slovenskí fyzici zistili, že kvantový grafén je plochý, ale drsný

"Vďaka svojim elektronickým a iným vlastnostiam sú grafén a ďalšie podobné jednovrstvové materiály považované za perspektívne materiály pre široké spektrum rôznych aplikácií."

TASR, 23. mája 2018 9:00 Fyzici z Univerzity Komenského (UK) v Bratislave výpočtami zistili, že kvantový grafén je plochý, ale zároveň drsný. Grafén predstavuje najtenšiu možnú vrstvu uhlíka, ktorej hrúbka je jeden atóm. Najjednoduchšie sa zobrazuje ako drôtené pletivo uhlíkových atómov usporiadaných do pravidelných šesťuholníkov. TASR o výsledku objavu informovala Lenka Miller z oddelenia vzťahov s verejnosťou UK.

Perspektívny materiál

Objav grafénu priniesol novú paradigmu dvojrozmerných materiálov a bol v roku 2010 ocenený Nobelovou cenou za fyziku. Vďaka svojim elektronickým a iným vlastnostiam sú grafén a ďalšie podobné jednovrstvové materiály považované za perspektívne materiály pre široké spektrum rôznych aplikácií, napr. elektroniku, senzory a displeje.

"2D materiály sú veľmi odlišné od bežných 3D kryštálov, pretože nevypĺňajú priestor, ale predstavujú veľmi tenkú membránu. Tepelný pohyb atómov pri ľubovoľnej teplote spôsobí, že membrána nie je rovná, ale zvlnená, a to tým viac, čím vyššia je teplota. Grafén preto nikdy nie je úplne plochý, bez vĺn, pretože na to, aby sme sa zbavili tepelného pohybu, museli by sme ho ochladiť na absolútnu nulovú teplotu a to, ako vieme, sa nedá," vysvetlil Roman Martoňák z Katedry experimentálnej fyziky Fakulty matematiky, fyziky a informatiky UK.

Úplne iné vlny

Aj keby bolo možné tepelný pohyb eliminovať, atómy by sa ani pri nulovej teplote úplne nezastavili. "V mikrosvete platí kvantová mechanika a tá hovorí, že atómom nemožno zobrať takzvané nulové kmity. V klasickom svete by atóm zbavený tepelného pohybu ostal stáť na presne definovanom mieste a atómy v graféne by tvorili presné pravidelné šesťuholníky. V kvantovom svete sa však atómy "trasú" a nútia grafén, aby sa zvlnil, a to aj bez akéhokoľvek tepelného pohybu," ozrejmil fyzik z UK.

Výpočty fyzikov ukázali, že kvantové vlny sú úplne iné ako tie klasické. "Na dlhých vzdialenostiach sú slabšie, a preto membránu "nepokrčia". Na krátkych vzdialenostiach sú však silnejšie, a preto membránu lokálne "zdrsnia". Jednoducho povedané, kvantový grafén je pri veľmi nízkej teplote plochejší, ale zároveň drsnejší než ten klasický," uzavrel Martoňák.

Komentáre