Dlaczego grafen? (Nagroda Nobla 2010)

• Autorzy: Wysmołek A. , Tworzydło J. , Drabińska A.

Warianty tytułu

EN

Why graphene? (Nobel Prize 2010)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Węgiel jest jednym z najbardziej intrygujących pierwiastków w układzie okresowym. Występuje w szeregu form alotropowych, z których niektóre, takie jak diament czy grafit, znane były od starożytności, inne, takie jak fulereny czy nanorurki węglowe, odkryto pod koniec XX wieku. W ubiegłym roku Nagroda Nobla z fizyki została przyznana dwóm naukowcom Uniwersytetu w Manchesterze za badania nad grafenem - dwuwymiarową, płaską formą węgla, o grubości jednego atomu, tworzącą kryształ o strukturze plastra miodu. Dlaczego grafen jest tak interesujący? W tym artykule próbujemy odpowiedzieć na to pytanie prezentując najbardziej intrygujące właściwości tego materiału poprzez pryzmat badań prowadzonych w Warszawie.

EN

Carbon is one of the most intriguing elements in the Periodic Table. There are several allotropes of carbon of which diamond or graphite are known since ancient times. Others, like fullerenes, carbon nanotubes were discovered in the end of XX century. Last year, Nobel Prize in Physics was awarded to two scientists from Manchester University for experiments regarding graphene as new one-atom-thick, two-dimensional, flat form with atoms packed in a honeycomb crystal lattice. Why graphene is so special? In this article we try to answer this question presenting the most intriguing properties of this material from the point of view of studies conducted in Warsaw.

Słowa kluczowe

PL

Nagroda Nobla 2010; grafen

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Fizyczne
• Czasopismo: Postępy Fizyki
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 62, z. 3
• Strony: 94--103
• Opis fizyczny: Bibliogr. 62 poz., fot., wykr.

Twórcy

autor

Wysmołek A.

autor

Tworzydło J.

autor

Drabińska A.

• Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, ul. Hoża 69, 00-681 Warszawa

Bibliografia

• [1] L. Pauling „The Nature of the Chemical Bond” Cornell University Press, Ithaca N.Y. (1960)
• [2] R.F. Curl Rev Mod. Phys. 69, 691 (1997)
• [3] H. Kroto Rev. Mod. Phys. 69, 703 (1997)
• [4] R.E. Smalley, Rev. Mod. Phys. 69 , 723 (1997)
• [5] S. Iijima, Nature 345, 56 (1991)
• [6] P.R. Wallace, Phys. Rev. 71, 622 (1947)
• [7] A.H. Castro Neto, F. Guinea, N.M.R. Peres, K.S. Novoselov, A.K. Geim, Rev. Mod. Phys. 81, 109 (2009)
• [8] A.J. van Bommel, J.E. Crombeen, A. van Tooren, Surf. Sci. 48, 463 (1975)
• [9] K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I.V. Grigorieva and A. A. Firsov, Science 306, 666 (2004)
• [10] N.D. Mermin, Phys Rev. 176, 250 (1968)
• [11] K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, M.I. Katsnelson, I.V. Grigorieva, S.V. Dubonos and A.A. Firsov, Nature 438, 197 (2005)
• [12] Y. Zhang, Yan-Wen Tan, H.L. Stormer and P. Kim, Nature, 438, 201 (2005)
• [13] C. Berger, Z. Song, T. Li, X. Li, A.Y. Ogbazghi, R. Feng, Z. Dai, A.N. Marchenkov, E.H. Conrad, P.N. First, and W.A. de Heer, J.Phys.Chem. B, 108, 19912 (2004)
• [14] G.W. Semenoff, Phys. Rev. Lett. 109, 2449 (1984)
• [15] D.P. Di Vincenzo, E.J. Mele, Phys. Rev. B 29, 1685 (1984)
• [16] V.P. Gusynin, S.G. Sharapov, and J.P. Carbotte, Int. J.Mod.Phys.B21:4611 (2007)
• [17] K. Ziegler, Phys. Rev. Lett. 102, 126802 (2009)
• [18] G. Giovannetti, P.A. Khomyakov, G. Brocks, P. J. Kelly, J. van den Brink, Phys. Rev B. 76, 073103 (2007)
• [19] V.V. Cheianov, O. Syljuasen, B.L. Altshuler, V.I. Fal'ko, Euro. Phys. Lett. 89, 56003 (2010)
• [20] K.S. Novoselov, E. McCann, S.V. Morozov, V.I. Fal’ko, M.I. Katsnelson, U. Zeitler, D. Jiang, F. Schedin and A.K. Geim, Nat.Phys. 2, 177 (2006)
• [21] E. McCann, V.I. Fal'ko, Phys. Rev. Lett. 96, 086805 (2006)
• [22] B. Partoens and F.M. Peeters , Phys. Rev. B, 74, 075404 (2006)
• [23] E.V. Castro, K.S. Novoselov, S.V. Morozov, N.M.R. Peres, J. M. B. Lopes dos Santos, J. Nilsson, F. Guinea, A.K. Geim, and A.M. Castro Neto, Phys. Rev. Lett. 99, 216802 (2007)
• [24] M. Cooke, Semiconductor Today 2, 55 (2007/2008)
• [25] W.A. de Heer, C. Berger, X. Wu, P.N. First, E.H. Conrad, X. Li, T. Li, M. Sprinkle, J. Hass, M.L. Sadowski, M. Potemski, G. Martinez, Solid State Communications 143 (1-2), 92 (2007)
• [26] J.Hass, F. Varchon, J.E. Millán-Otoya, M. Sprinkle, N. Sharma, W.A. de Heer, C. Berger, P. N. First, L. Magaud, and E. H. Conrad, Phys. Rev. Lett. 100, 125504 (2008)
• [27] M.I. Katsnelson, K.S. Novoselov and A.K. Geim, Nat.Phys. 2, 620 (2006)
• [28] O. Klein, Z.Phys. 53, 157 (1927)
• [29] A. Calogeracos, N. Dombey, Contemp. Phys. 40, 313 (1999)
• [30] M.H. Weiler, W. Zawadzki, B. Lax, Phys. Rev. 163, 733 (1967)
• [31] V.V. Cheianov, V.I. Falko, Phys. Rev. B 74, 041403(2006)
• [32] A.F. Young, P. Kim, Nature Phys. 5, 222 (2009)
• [33] M.C. Lemme, T.J. Echtermeyer, M. Baus, H. Kurz, IEEE Electron Device Letters 28, 282 (2007)
• [34] J. Tworzydło, B. Trauzettel, M. Titov, A. Rycerz, and C.W.J. Beenakker, Phys. Rev. Lett. 96, 246802 (2006)
• [35] A.K. Geim, K.S. Novoselov, Nature Materials 6, 183 (2007)
• [36] F. Miao, S. Wijeratne, Y. Zhang, U.C. Coskun, W. Bao and C.N. Lau, Science 317, 1530 (2007)
• [37] J. H. Bardarson, J. Tworzydto, C. W. J. Beenakker, Phys. Rev. Lett. 99, 106801 (2007)
• [38] J. Nilsson, A.H. Castro Neto, F. Guinea, and N.M.R. Peres, Phys. Rev. B 76, 165416 (2007)
• [39] Y.W. Son, Phys Rev. Lett., 95, 216602 (2005)
• [40] F. Schedin, A.K. Geim, S.V. Morozov, E.W. Hill, P. Blake, M.I. Katsnelson and K.S. Novoselov, Nature Materials 6, 652-655 (2007)
• [41] A. Fissel, Physics Report 379, 149 (2003)
• [42] I. Forbeaux, J.-M. Themlin, and J.-M. Debever, Phys. Rev B 58, 16396 (1998)
• [43] M.L. Sadowski, G. Martinez, M. Potemski, C. Berger and W.A. de Heer, Phys. Rev. Lett., 97, 266405 (2006)
• [44] P. Plochocka, C. Faugeras, M. Orlita, M.L. Sadowski, G. Martinez, M. Potemski, M.O. Goerbig, J.-N. Fuchs, C. Berger and W. A. de Heer, Phys. Rev. Lett. 100, 087401 (2008)
• [45] M. Orlita, C. Faugeras, G. Martinez, D.K. Maude, M.L. Sadowski, and M. Potemski, Phys. Rev. Lett. 100, 136403 (2008)
• [46] C. Faugeras, A. Nerriere, M. Potemski, A. Mahmood, E. Dujardin, C. Berger, and W.A. de Heer, Appl. Phys. Lett., 92, 011914 (2008)
• [47] R.R. Nair, P. Blake, A.N. Grigorenko, j K.S. Novoselov, T.J. Booth, T. Stauber, N.M.R. Peres and A.K. Geim, Science, 320, 1308 (2008)
• [48] J.M, Dawlaty, S. Shivaraman, J. Strait, P. George, Mvs Chandrashekhar, F. Rana, M. G. Spencer, D. Veksler, and Y. Chen, Appl. Phys. Lett., 93, 131905 (2008)
• [49] A. Drabinska, J. Borysiuk, W. Strupiński, J. M. Baranowski, Materials Science Forum 645-648, 615 (2010)
• [50] K.V. Emtsev, A. Bostwick, K. Horn, J. Jobst, G.L. Kellogg, L. Ley, J.L. McChesney, T. Ohta, S.A. Reshanov, J. Rohrl, E. Rotenberg, A.K. Schmid, D. Waldmann, H.B. Weber, Th. Seyller, Nature Materials, 8, 203 (2009)
• [51] C. Virojanadara, M. Syvajarvi, R. Yakimova, L.I. Johansson, A.A. Zakharov and T. Balasubramanian, Phys. Rev. B, 78, 245403 (2008)
• [52] W.Strupiński, A.Drabińska, R.Bozek, J.Borysiuk, A.Wysmołek, R.Stępniewski , K.Kościewicz, P.Caban, K.Korona, K.Grodecki, P.A. Geslin, J.M.Baranowski, Materials Science Forum 645-648, 569 (2010)
• [53] N. Ferralis, R. Maboudian, and C. Carrara, Phys. Rev. Lett. 101, 156801 (2008)
• [54] A. Drabińska, K. Grodecki, W. Strupiński, R. Bożek, K. P. Korona, A. Wysmołek, R. Stępniewski, J. M. Baranowski, Phys. Rev. B 81, 245410 (2010)
• [55] G.R. Fonda, Phys. Rev. 31, 260 (1928)
• [56] Reina, A. Jia, X. Ho, J. Nezich, D. Son, H. Bulovic, V. Dresselhaus, M. S. Kong, J. Nano Lett. 9, 30 (2009)
• [57] Meyer, J.C. Geim, A. K. Katsnelson, M.I. Novoselov, K.S. Booth, T.J. Roth, S Nature, 446, 60 (2007)
• [58] Li, X. Cai, W. An, J. Kim, S. Nah, J. Yang, D. Piner, R. Velamakanni, A. Jung, I. Tutuc, E. Banerjee, S.K. Colombo, L. Ruoff, R.S. Science, 324, 1312(2009)
• [59] Reina, A. Son, H. Jiao, L. Fan, B. Dresselhaus, M.S. Liu, Z. F. Kong, J.J. Phys. Chem. C, 1 12, 17741 (2008)
• [60] Kim, K.S. Zhao, Y. Jang, H. Lee, S.Y. Kim, J.M. Kim, K.S. Ahn, J.-H. Kim, P. Choi, J.-Y. Hong, B. H. Nature, 457, 706 (2009)
• [61] Sun, Z. Yan, Z. Yao, J. Beitler, E. Zhu, Y. Tour, J.M. Nature 468, 549 (2010)
• [62] W. Strupiński, K. Grodecki, A. Wysmołek, R. Stępniewski, T. Szkopek, P.E. Gaskell, A. Grneis, D. Haberer, R. Bozek, J. Krupka, and J.M. Baranowski, Nano Lett. 1 1 (4), 1786-1791 (2011