德國(guó)石墨烯行業(yè)研究成果及未來(lái)規(guī)劃


鋰電世界 德國(guó)石墨烯行業(yè)發(fā)展政策與規(guī)劃德國(guó)科學(xué)基金會(huì)(DFG)2009年7月宣布開(kāi)展石墨烯新興前沿研究項(xiàng)目,項(xiàng)目時(shí)間跨度為6年。
1、德國(guó)石墨烯行業(yè)發(fā)展政策與規(guī)劃
德國(guó)科學(xué)基金會(huì)(DFG)2009年7月宣布開(kāi)展"石墨烯"新興前沿研究項(xiàng)目,項(xiàng)目時(shí)間跨度為6年。該項(xiàng)目的目的是提高對(duì)石墨烯性能的理解和操控,以建立新型的石墨烯基的電子產(chǎn)品。2010年DFG啟動(dòng)了優(yōu)先研究項(xiàng)目--石墨烯(SPP1459),包括38個(gè)研究項(xiàng)目,前3年預(yù)算經(jīng)費(fèi)為1060萬(wàn)歐元。
2、德國(guó)石墨烯行業(yè)發(fā)展重點(diǎn)方向
基金資助領(lǐng)域主要包括:適合石墨烯基電子設(shè)備的制備;石墨烯電子、結(jié)構(gòu)、機(jī)械、振動(dòng)等性能表征與操控;石墨烯納米結(jié)構(gòu)制備和表征及性能操控;石墨烯與襯底材料、柵極材料相互作用的理解和控制;輸運(yùn)研究(如聲子和電子傳輸、量子傳輸、彈道輸運(yùn)、自旋運(yùn)輸)、新型裝置示范(如場(chǎng)效應(yīng)器件、等離子器件、單電子晶體管)以及石墨烯的理論研究(如石墨烯電子和原子結(jié)構(gòu)、電子聲子運(yùn)輸、自旋、石墨烯機(jī)械和振動(dòng)性能、納米結(jié)構(gòu)、器件模擬)等。
3、德國(guó)石墨烯行業(yè)最新研究成果
德國(guó)于2009年由科學(xué)基金會(huì)(DFG)開(kāi)展石墨烯新興前沿研究項(xiàng)目。在2012年10月,德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)的科學(xué)家成功制成石墨烯光電探測(cè)器,石墨烯制成的光電探測(cè)器能非??焖俚靥幚砗鸵龑?dǎo)光電信號(hào)。
電腦芯片將做的可以比現(xiàn)在更小巧,其關(guān)鍵是馬克思·普朗克研究所正在研究的一種被稱(chēng)為石墨烯的納米級(jí)碳纖維。所謂石墨烯是從石墨分子中分離出來(lái)的,只由一層碳原子構(gòu)成,是世界上最薄的物質(zhì)。
未來(lái)的電子元件將微小到分子級(jí)別。這些微小的元件將取代目前硅晶的地位,成為計(jì)算機(jī)處理器的核心。位于柏林的弗里茨-哈勃-研究所,是馬克思·普朗克研究所旗下的機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)展示了一種納米導(dǎo)線(xiàn),可以在分子級(jí)別的晶體管或其他元件之間傳遞電流。
這種極細(xì)的導(dǎo)線(xiàn)由一條石墨烯窄帶組成。研究人員用掃描隧道顯微鏡,在不同長(zhǎng)度和電流的強(qiáng)度的條件下,測(cè)量其導(dǎo)電系數(shù)。"通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們可以了解,電流在石墨烯納米帶上會(huì)產(chǎn)生什么效果",研究人員解釋說(shuō)。
尋找完美的導(dǎo)體
首先,研究人員要確定,他們的納米導(dǎo)線(xiàn)是否是完美的導(dǎo)體,導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度是否會(huì)影響其導(dǎo)電性能。為此,研究人員必須進(jìn)行一種頗為棘手的實(shí)驗(yàn):他們要在不同的電壓下,觀察石墨烯帶在不同長(zhǎng)度下的電流。因此研究人員要用一條石墨烯帶,將掃描隧道顯微鏡的尖端與一塊黃金的表面相連。
在電壓較高的情況下,石墨烯帶很容易燒毀",馬提亞斯·科赫(MatthiasKoch)說(shuō),此次試驗(yàn)即是他博士論文的主題。"雖然我們?cè)谠囼?yàn)中掌握了一些竅門(mén),但也要嘗試多次,才能成功將二者相連。"
突破經(jīng)典物理學(xué)的邊界
測(cè)量發(fā)現(xiàn),電流經(jīng)過(guò)石墨烯的方式與經(jīng)過(guò)銅線(xiàn)不同。電子在石墨烯中以量子的隧道效應(yīng)方式的通過(guò)。而經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為只有量子才能以此方式通過(guò),這對(duì)于其它物質(zhì)是一重?zé)o法跨越的屏障。
需要跨越的距離越遠(yuǎn),到達(dá)另一端的電子就越少。"因此,納米導(dǎo)線(xiàn)的導(dǎo)電性與其長(zhǎng)度相關(guān)",科赫說(shuō)。以隧道效應(yīng)通過(guò)的電子,遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于同等條件下使用傳統(tǒng)導(dǎo)體通過(guò)的電子。