Konwersatorium im. Jerzego Pniewskiego

Węgiel jest jednym z najbardziej intrygujących pierwiastków w układzie okresowym. Zdolność do formowania niezwykle skomplikowanych łańcuchów jest fundamentem chemii organicznej i podstawą pojawienia się życia na ziemi. Węgiel nawet w swojej pierwiastkowej postaci występuje w szeregu form alotropowych, takich jak diament czy grafit, które znane były już od dawna. Inne, takie jak fulereny, czy nanorurki odkryte zostały w ostatnich dekadach dwudziestego wieku. W 2004 r. dokonano kolejnego, przełomowego odkrycia - otrzymano dwuwymiarową, płaska warstwę węgla o heksagonalnym ułożeniu atomów, czyli grafen. Ten wynik doświadczalny był zaskoczeniem dla środowiska naukowego fizyków, gdyż był sprzeczny z przewidywaniami teoretycznymi, które wykluczają istnienie swobodnych, termodynamicznie stabilnych dwuwymiarowych kryształów.

Pierwsze otrzymane płatki grafenu były stosunkowo małe, o wymiarach około kilku-kilkudziesięciu mikrometrów. Ich jakość była jednakże wystarczająca do przeprowadzenia szeregu pomiarów transportowych i magnetooptycznych, które wykazały, ze elektrony w grafenie zachowują się tak, jak bezmasowe fermiony Diraca. Okazało się też, że transport nośników w grafenie ma charakter balistyczny. Te wstępne wyniki od razu sugerowały, ze grafen jest bardzo obiecującym kandydatem na zastosowania w elektronice, takie jak np. balistyczne tranzystory polowe. Za otrzymanie grafenu, dwaj naukowcy Andre Geim i Konstantin Novoselov z Uniwersytetu Manchester w Wielkiej Brytanii zostali nagrodzeni Nagroda Nobla.

W trakcie wystąpienia postaram się zaprezentować własności grafenu poprzez pryzmat eksperymentów dowodzących jego unikatowych własności. Przedstawię też aktualny stan badan prowadzonych w Warszawie nad grafenem epitaksjalnym na podłożach z węglika krzemu.