بررسی خواص نانوساختاری گرافن در پژوهشگاه دانش‌های بنیادی ایران

محققین پژوهشکده‌ی‌ فیزیک پژوهشگاه دانش‌های بنیادی با همکاری پژوهشگران دانشگاه تگزاس، به بررسی خواص ترمودینامیکی و مکانیکی ‌حالت پایه نانوساختار جدید گرافن مشغول هستند که جایگزینی مناسب برای سیلیکون و حرکت به سمت نانوالکترونیک مدرن است.محققین پژوهشکده‌ی‌ فیزیک پژوهشگاه دانش‌های بنیادی، به بررسی خواص ترمودینامیکی و مکانیکی ‌حالت پایه نانوساختار جدید گرافن مشغول هستند که جایگزینی مناسب برای سیلیکون و حرکت به سمت نانوالکترونیک مدرن است. دکتر رضا عسگری عضو هیئت علمی پژوهشگاه دانش‌های بنیادی با بیان این مطلب که "گرافن (کربن دو بعدی)، تک‌لایه‌ای از گرافیت به ضخامت یک اتم است و در آن، اتم‌های کربن به روی شبکه‌ی لانه‌زنبوری شکل (شش ضلعی منتظم) قرار گرفته‌اند، افزود: "در سال‌های اخیر با کشف گرافن و نتایج حاصل از کارهای تجربی و نظری فراوانی که برای بررسی ویژگی‌های الکترونیکی جالب این ماده‌ی جدید صورت گرفته، به نظر می‌رسد که گرافن به‌دلیل قابلیت ساخته‌شدن در ابعاد بسیار کوچک (کوچک‌تر از 10 نانومتر)، ویژگی‌های مناسب الکتریکی و سرعت عمل‌کرد بالای آن، جایگزین مناسبی برای سیلیکون و حرکت به سمت نانوالکترونیک مدرن است. با توجه به تحقیقات اخیر، این ماده رسانندگی گرمایی و تحرک‌پذیری الکترونی بالایی دارد. از دیگر ویژگی‌های این ماده جدید می‌توان به استفاده از آن در ساخت حسگرهای گازی اشاره کرد. (هرگاه یک مولکول گازی به روی صفحه گرافن قرار بگیرد خواص الکترونی در گرافن تغییر می‌کند و این تغییر قابل اندازه‌گیری است). همچنین در مقابل بسیاری از اسیدهای قوی، مقاوم بوده و می‌تواند به عنوان پوشش گرمایی عالی در صنعت به‌کار رود". از این‌رو پژوهشگران ایرانی در پژوهشکده‌ی‌ فیزیک پژوهشگاه دانش‌های بنیادی با همکاری پژوهشگران دانشگاه‌های پیزا و تگزاس، مشغول بررسی خواص مختلف این نانوساختار جدید هستند. دکتر عسگری در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه توسعه فناوری‌نانو گفت: "طی پژوهشی، ابتدا معادلات کوهن-شم را برای الکترون‌های کم انرژی دیراک‌گونه در گرافن با لحاظ کردن سمت‌گیری آنها تعمیم دادیم، سپس فرم بسته و تحلیلی از پتانسیل بس ذره‌ای تبادلی- همبستگی را در تقریب موضعی از روی نتایج محاسبات قبلی خود که مبتنی بر فاز تصادفی بود، ارایه کرده و مجموعه معادلات به دست آمده را با توجه به فیزیک منحصر به فرد گرافن و فرض پتانسیل ناخالصی به‌عنوان میدان خارجی، حل نمودیم. علاوه بر مشاهده جزیره‌های مشترک الکترون-حفره در گرافن، نشان دادیم که در حد انرژی‌های کم، استفاده از پتانسیل بس ذره‌ای تبادلی- همبستگی گاز الکترونی معمولی، جواب‌گوی مناسبی برای گرافن نیست و استفاده از آنها دچار خطای بزرگی در نتایج می‌شود." جزئیات این پژوهش که با همکاری آقایان مارکوپلینی و آندریاتومادین (دانشجویان دکتری در Pisa) و پروفسور مک دونالد از دانشگاه تگزاس انجام گرفته، در مجله Physical Review (جلد78، صفحات115438-115426، سال2008 ) منتشر شده است.