Как ксенон и графен могут передавать огромный ток в наномасштабах

Графен — удивительная форма углерода. У него есть множество необычных свойств, которые полезны в разных областях науки и производства.

Недавние эксперименты, проведенные группой международных исследователей под руководством профессора Фрица Аумайра из Института прикладной физики в Вене, показали, что графен обладает беспрецедентной способностью выдерживать чрезвычайно высокое напряжение и силу тока. Но только есть он работает вместе с ксеноном.

При воздействии заряженных ионов ксенона электроны в графеновой пленке отрываются от атомов, вызывая протекание электрического заряда. Однако высокая подвижность и быстрота передачи электронов в вещества позволяют графену быстро заменить одни электроны другими. В результате возникает необычайный всплеск напряжения и силы тока, которого невозможно было бы достичь в обычных условиях.

Последствия этого революционного открытия огромны. Это делает графен ведущим кандидатом на применение в области электроники. Однако важно понимать, что такая продуктивность его работы невозможна без ксенона.

Когда заряженный ксенон приблизился к графену, его электрическое поле начало отрывать электроны от углерода. Еще до столкновения ксенон извлек сотни электронов из крошечного участка графеновой пленки.

При прохождении через графен он выбил атом углерода, но тот быстро был заменен на соседний. Вся реакция оказала на строение пленки из графена очень незначительное влияние.

Это удивительное явление имеет огромный потенциал для дальнейших исследований и разработок в области материаловедения. Получив более глубокое понимание того, как заряженный ксенон взаимодействует с материалами, исследователи смогут открыть новые возможности для развития многих областей науки: от передовой электроники до освоения космоса.

Когда ионы ксенона ударяются о слой графена, они вытесняют электроны, оставляя за собой положительно заряженные атомы углерода. В большинстве материалов это вызвало бы сильное нарушение внутренней структуры вещества, так как положительно заряженные ионы отталкиваются друг от друга и разлетаются в стороны, оставляя в веществе брешь.

Однако исследователи обнаружили, что положительный заряд в графене нейтрализуется практически мгновенно, предотвращая этот разрушительный взрыв. Важно учесть, что большую роль в процессе сыграл ксенон — вещество с крайне низким уровнем реактивности.

Это открытие бросает вызов пониманию того, как материалы ведут себя в экстремальных условиях. Оно оказывает значительное влияние на развитие будущих технологий.

Ричард Вильгельм, постдокторант из TU Wien, объясняет, что это неожиданное явление может произвести революцию в нашем представлении о материаловедении и дать толчок к развитию новых подходов к разработке устойчивых, высокоэффективных материалов для широкого спектра применений.

Исключительная подвижность электронов, которую показывает графен при взаимодействии с ксеноном, открывает широкие перспективы для множества вариантов применения.

Благодаря своим замечательным свойствам графен позволяет совершить революцию в области электроники, позволяя создавать электронные устройства нового поколения.

Кроме того, совместимость с оптическими приборами делает его идеальным выбором для соединения электронных и оптических устройств. Как отметил Аумайр, потенциал графена для высокоскоростной электроники и бесшовная интеграция с оптикой делает его одним из самых передовых материалов в мире.