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德国石墨烯行业技术进展及发展现状剖析

导读: 德国石墨烯行业发展政策与规划德国科学基金会(DFG)2009年7月宣布开展石墨烯新兴前沿研究项目,项目时间跨度为6年。

  1、德国石墨烯行业发展政策与规划

  德国科学基金会(DFG)2009年7月宣布开展“石墨烯”新兴前沿研究项目,项目时间跨度为6年。该项目的目的是提高对石墨烯性能的理解和操控,以建立新型的石墨烯基的电子产品。2010年DFG启动了优先研究项目--石墨烯(SPP1459),包括38个研究项目,前3年预算经费为1060万欧元。

  2、德国石墨烯行业发展重点方向

  基金资助领域主要包括:适合石墨烯基电子设备的制备;石墨烯电子、结构、机械、振动等性能表征与操控;石墨烯纳米结构制备和表征及性能操控;石墨烯与衬底材料、栅极材料相互作用的理解和控制;输运研究(如声子和电子传输、量子传输、弹道输运、自旋运输)、新型装置示范(如场效应器件、等离子器件、单电子晶体管)以及石墨烯的理论研究(如石墨烯电子和原子结构、电子声子运输、自旋、石墨烯机械和振动性能、纳米结构、器件模拟)等。

  3、德国石墨烯行业最新研究成果

  德国于2009年由科学基金会(DFG)开展石墨烯新兴前沿研究项目。在2012年10月,德国慕尼黑工业大学的科学家成功制成石墨烯光电探测器,石墨烯制成的光电探测器能非常快速地处理和引导光电信号。

  电脑芯片将做的可以比现在更小巧,其关键是马克思·普朗克研究所正在研究的一种被称为石墨烯的纳米级碳纤维。所谓石墨烯是从石墨分子中分离出来的,只由一层碳原子构成,是世界上最薄的物质。

  未来的电子元件将微小到分子级别。这些微小的元件将取代目前硅晶的地位,成为计算机处理器的核心。位于柏林的弗里茨-哈勃-研究所,是马克思·普朗克研究所旗下的机构。该机构展示了一种纳米导线,可以在分子级别的晶体管或其他元件之间传递电流。

  这种极细的导线由一条石墨烯窄带组成。研究人员用扫描隧道显微镜,在不同长度和电流的强度的条件下,测量其导电系数。"通过实验我们可以了解,电流在石墨烯纳米带上会产生什么效果",研究人员解释说。

  寻找完美的导体

  首先,研究人员要确定,他们的纳米导线是否是完美的导体,导线长度是否会影响其导电性能。为此,研究人员必须进行一种颇为棘手的实验:他们要在不同的电压下,观察石墨烯带在不同长度下的电流。因此研究人员要用一条石墨烯带,将扫描隧道显微镜的尖端与一块黄金的表面相连。

  “在电压较高的情况下,石墨烯带很容易烧毁”,马提亚斯·科赫(MatthiasKoch)说,此次试验即是他博士论文的主题。“虽然我们在试验中掌握了一些窍门,但也要尝试多次,才能成功将二者相连。”

  突破经典物理学的边界

  测量发现,电流经过石墨烯的方式与经过铜线不同。电子在石墨烯中以量子的隧道效应方式的通过。而经典物理学认为只有量子才能以此方式通过,这对于其它物质是一重无法跨越的屏障。

  需要跨越的距离越远,到达另一端的电子就越少。“因此,纳米导线的导电性与其长度相关”,科赫说。以隧道效应通过的电子,远远少于同等条件下使用传统导体通过的电子。

 

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