Nytt grafenmaterial utlovar spännande egenskaper

Strukturen hos så kallat kagome-grafen karakteriseras av ett regelbundet mönster av hexagoner och trianglar. Illustration: R. Pawlak, Department of Physics, University of Basel

Fysiker har för första gången framställt en grafenförening bestående av kolatomer och ett litet antal kväveatomer i en så kallad kagome-struktur, det vill säga ett regelbundet mönster av hexagoner och trianglar. Detta kagome-grafen beter sig som en halvledare och skulle också kunna ha ovanliga elektriska egenskaper. I framtiden finns det möjlighet att materialet skulle kunna användas i sensorer eller kvantdatorer.

Forskare världen över söker ständigt efter nya syntetiska material med speciella egenskaper, som till exempel supraledning. Dessa nya ämnen är ett viktigt steg i utvecklingen av mer energieffektiv elektronik och utgångspunkten är ofta ett ensamt lager av kolatomer med en vaxkakeliknande struktur, det vill säga grafen.

Teoretiska beräkningar förutspår att det ämne som kallas för kagome-grafen borde ha helt andra egenskaper än grafen. Namnet kommer från japanskan och hänvisar till ett traditionellt sätt att väva korgar i samma mönster av hexagoner och trianglar som grafenmaterialets struktur.

Forskare från University of Basel i Schweiz har nu tillsammans med forskare från University of Bern för första gången framställt och studerat kagome-grafen. Förutom att avslöja att materialet har halvledaregenskaper pekar resultaten även på ovanliga elektriska eller magnetiska egenskaper.

Forskarna observerade att elektroner med en definierad energi, som bestäms genom att lägga på en elektrisk spänning, till skillnad från i vanligt grafen blir fångade mellan trianglarna i kagome-grafenets struktur.

- Det ger upphov till starka interaktioner mellan elektronerna och dessa interaktioner utgör i sin tur grunden för ovanliga fenomen, som ledning utan resistans, säger professor Ernst Meyer, som leder forskningsgruppen.