Magyar kutatóknak, Tapasztó Leventének és munkatársainak sikerült először a grafén szerkezeti hullámosságát nanométer alatti pontossággal szabályozni, amivel messze meghaladták a korábban elért legkisebb, 300 nanométeres hullámperiódust - tudatta az MTA Természettudományi Kutatóközpont Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézete (TTK MFA).

A grafit egyetlen atomnyi vastagságú rétegéből álló grafén szokatlan tulajdonságokkal rendelkező, különleges anyag, amelyet a szilícium helyettesítőjeként alkalmazhatnak majd integrált áramkörökben, mobiltelefonokban, számítógépekben, napelemekben, de akár érintőképernyőkben is. A közlemény rámutat, a friss magyar eredmény jelentőségét tükrözi, hogy a publikációt az egyik leginkább elismert nemzetközi fizikai szaklap, a Nature Physics folyóirat következő száma közli. Magyarország a világ élvonalához tartozik a jövő egyik ígéretes elektronikai anyaga, a grafén kutatásában, illetve annak hozzáférhetővé tételében a technológia számára.

Igazi áttörést jelent a magyar eredmény

A grafén jelentőségét a szintén szén alapú nanocsövekhez képest az adja, hogy elérhetőbbnek látszik ipari előállítása és alkalmazása. Az anyag segítségével így eddig elképzelhetetlen technológiai megoldások nyílhatnak meg: az elektronikában például átléphető lenne a - félvezető technológiában jelenleg egyeduralkodó alapanyagként használt - szilícium tulajdonságai által megszabott mérethatár.


Tapasztó Levente és munkatársai grafén nanomembránok atomi szerkezetében ellenőrzött módon tudtak létrehozni nanométeres periódusú modulációt. Úttörő eredményük lehetőséget nyit arra, hogy a membránok mechanikai viselkedését nanométer alatti mérettartományban is tanulmányozhassák. A kutatók szerint a grafén nanoskálájú deformációinak értelmezésében a klasszikus mechanika egyenletei csődöt mondanak, a nanoméretű grafén hullámok kialakulását csak a kvantummechanikai modellek képesek leírni. A klasszikus mechanika szerint ugyanis olyan ismert anyagból álló membrán, amely ilyen kis periódusú (hullámhosszú) szerkezeti hullámosságot képes lenne elviselni, nem létezik.

Az eredmény alapvető fontosságú a grafén alapú nano-elektro-mechanikai rendszerek (NEMS) működésének tervezésében. A TTK MFA kutatóinak először sikerült grafénban úgynevezett elektromos szuperrácsot létrehozni, amely számos alkalmazás alapját képezheti. Így várható, hogy a felfedezés segítségével anélkül nyitható a grafén sávszerkezetében a félvezető tulajdonságokat meghatározó úgynevezett tiltott sáv, hogy hibákat (grafén éleket) hoznának létre.


"Az alapkutatások fontosságát jól példázza a mostani eredmény: nem csupán olyan ismeretlen területekre sikerül ajtót nyitni, melyekről eddig csak sejtéseink voltak, de a felfedezés óriási jelentőségű lehet az ipar, így egész Magyarország számára is" - fogalmazott Bársony István, az MTA TTK Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézetének igazgatója. A közlemény kiemelte, hogy a kísérleti munka a Koreai-Magyar Közös Nanolaboratórium keretében zajlott, amelynek hazai koordinátora Biró László Péter.