由哥倫比亞大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的國際研究團隊已經(jīng)開發(fā)出一種技術(shù)，通過通過壓縮氮化硼和石墨烯層，操縱石墨烯的電導(dǎo)率，能夠提高材料的帶隙，使材料更接近于成為當(dāng)今電子器件中可用的半導(dǎo)體材料。

哥倫比亞大學(xué)物理系博士后研究員馬修說：“石墨烯是我們在地球上知道的最好的電導(dǎo)體?！皢栴}在于它在導(dǎo)電方面表現(xiàn)得太好，我們不知道如何有效地阻止它，我們的工作首次確立了在不影響其質(zhì)量的情況下實現(xiàn)石墨烯技術(shù)相關(guān)帶隙的途徑。應(yīng)用于二維材料的其他有趣組合，我們所用的技術(shù)可能會導(dǎo)致新的出現(xiàn)現(xiàn)象，如磁性，超導(dǎo)性等等。“這項研究出現(xiàn)在5月17日的“自然”雜志上。

自十多年前發(fā)現(xiàn)以來，石墨烯的不尋常的電子性質(zhì)激發(fā)了物理學(xué)界的興趣。石墨烯是已知存在的最強，最薄的材料。它也恰好是一種優(yōu)秀的電力導(dǎo)體-石墨烯中碳原子的獨特原子排列使其電子能夠以極高的速度輕松傳播，而沒有散射的顯著機會，節(jié)省了通常在其他導(dǎo)體中損失的寶貴能量。但是，在不改變或犧牲石墨烯的有利品質(zhì)的情況下關(guān)閉電子在材料中的傳輸已被證明是迄今為止尚未成功的。

“石墨烯研究的宏偉目標(biāo)之一是找出一種方法來保持石墨烯的所有優(yōu)點，但也會產(chǎn)生帶隙-電子開關(guān)，”主要研究者哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)助理教授科里迪安說。他解釋說，過去對石墨烯進(jìn)行修改以產(chǎn)生這種帶隙的努力已經(jīng)降低了石墨烯固有的良好性能，使其不太有用。然而，一個上層建筑確實顯示出承諾。當(dāng)石墨烯被夾在氮化硼層之間時，原子層薄的電絕緣體，并且這兩種材料旋轉(zhuǎn)地對準(zhǔn)，氮化硼層已經(jīng)顯示出修改石墨烯的電子結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生帶隙以允許材料表現(xiàn)為半導(dǎo)體-也就是說，既作為電導(dǎo)體又作為絕緣體。然而，由這種分層產(chǎn)生的帶隙在室溫下不足以在電晶體管器件的操作中有用。

為了加強這種能帶差距，研究人員壓縮了氮化硼-石墨烯結(jié)構(gòu)的層，發(fā)現(xiàn)施加壓力顯著增加了帶隙的尺寸，更有效地阻止了通過石墨烯的電流。

“當(dāng)我們擠壓并施加壓力時，帶隙會增大，”揚科維茨說?！八匀粵]有足夠大的差距-一個足夠強大的開關(guān)-可以在室溫下用于晶體管器件，但是我們已經(jīng)從根本上更好地理解了為什么這個能帶差距首先存在，它如何調(diào)節(jié)，以及我們未來的目標(biāo)可能是什么，晶體管在我們現(xiàn)代的電子設(shè)備中無處不在，所以如果我們能找到一種將石墨烯用作晶體管的方法，它將具有廣泛的應(yīng)用。“

馬修補充說，科學(xué)家多年來一直在傳統(tǒng)三維材料的高壓下進(jìn)行實驗，但還沒有人找到用二維材料做這些實驗的方法。現(xiàn)在，研究人員將能夠測試應(yīng)用不同程度的壓力如何改變堆疊二維材料的各種組合的屬性。

馬修說：“隨著材料的壓縮，二維材料組合產(chǎn)生的任何突發(fā)性質(zhì)應(yīng)該會越來越強?！拔覀儸F(xiàn)在可以采用任意這些任意結(jié)構(gòu)并擠壓它們，并且產(chǎn)生的效果的強度是可調(diào)的。我們已經(jīng)添加了一個新的實驗工具，用于處理二維材質(zhì)的工具箱，并且該工具為創(chuàng)建設(shè)備打開了無限的可能性設(shè)計師物業(yè)“。