Badanie mikroskopijnych mechanizmów w grafenie Finansowany ze środków UE zespół naukowy dokonał znaczących postępów w badniach nad właściwościami elektronowymi i transportowymi grafenu. Opisy teoretyczne i doświadczalne stanowią podstawy do wykorzystania ich w nowych rewolucyjnych urządzeniach. Technologie przemysłowe © Thinkstock Grafen jest jednym z najciekawszych materiałów XXI wieku. Szczególnie grafen dwu- i wielowarstwowy ma ogromny potencjał jeśli chodzi o nanoskalową elektronikę i fotonikę, ponieważ zewnętrzne pole elektryczne między warstwami może powodować powstawanie pasma wzbronionego. Oprócz takich osobliwych właściwości transportowych układy takie przejawiają ciekawe anomalie dotyczące fotonów. Właściwości transportowe i elektronowe grafenu determinowane są w dużej mierze przez wytrzymałość oraz charakter oddziaływań między elektronami i warstwą oraz przez dynamikę warstw. Badania prowadzone w ramach finansowanego ze środków UE projektu "Quantum interference and electro-phonon anomalies in graphenes" (QUANTUMPHANOGRAPHENE) istotnie przyczyniły się do zidentyfikowania mikroskopijnych mechanizmów kontrolujących aktywność fotonów w podczerwieni w materiałach grafenowych oraz ich wpływ na przewodność optyczną. Analiza anomalii dotyczących fotonów ujawniła w sposób bezpośredni mechanizmy rządzące właściwościami oddziaływań między elektronami i warstwami, w wyniku których powstaje asymetryczna linia fotonów. W projekcie badano obecność takich kształtów liniowych, znanych jako asymetrie efektu Fano, które pozwalają na bezpośrednie obserwowanie wzbudzeń cząstka–dziura sprzężonych z oddziaływaniami między elektronami i fotonami. Asymetria efektu Fano, a także szczytowe natężenie fotonów były silnie uzależnione od zewnętrznego napięcia bramy. Ponadto porównanie z pomiarami doświadczalnymi rzuciło światło na różne wzbudzenia zachodzące między pasmami i związane z różnymi sondami. Analizy ilościowe optycznych właściwości spektralnych fotonów sprawdziły się jako skuteczne narzędzie do charakteryzacji właściwości elektronowych wielowarstwowych materiałów grafenowych. Takie właściwości to na przykład liczba warstw, kolejność ułożenia, obecność pasma wzbronionego, poziom wewnętrznego domieszkowania oraz kontrolowane domieszkowanie przez efekty pola. W oparciu o te ustalenia uczeni zajęli się także badaniem właściwości fizycznych innych dwuwymiarowych materiałów dichalkogenkowych, które wykazują właściwości podobne do grafenu. Analizowano przede wszystkim ich właściwości elektronowe, osłonowe, nadprzewodzące i elektro-elastyczne. Dzięki precyzyjnej kontroli właściwości elektronowych i transportowych grafenu, stanie się on bardziej elastycznym materiałem dla nanoskalowych urządzeń elektronicznych. Wyniki badań opisano w trzech publikacjach na łamach czasopism naukowych. Słowa kluczowe Grafen, mikroskopijne, transportowe, nanoskalowe, elektronika, fotonika, pasmo wzbronione, foton, anomalie, właściwości elektronowe, elektron, warstwa, interferencja kwantowa, przewodność optyczna, o kształcie linii, asymetria efektu Fano, dichalkogenki
