לא מדויק לומר שגרפיט הוא מוליך למחצה. בכמה תחומי מחקר פורצי דרך, חומרי פחמן כגון ננו-צינוריות פחמן, סרטי מסננת מולקולרית של פחמן וסרטי פחמן דמויי יהלום (שרובם בעלי תכונות מוליכים למחצה חשובות בתנאים מסוימים) שייכים ל...חומרי גרפיט, אך המיקרו-מבנה שלהם שונה באופן משמעותי ממבנה הגרפיט השכבתי הטיפוסי.
בגרפיט, ישנם ארבעה אלקטרונים בשכבה החיצונית ביותר של אטומי פחמן, שלושה מהם יוצרים קשרים קוולנטיים עם אלקטרונים של אטומי פחמן אחרים, כך שלכל אטום פחמן יש שלושה אלקטרונים ליצירת קשרים קוולנטיים, והנותר נקרא אלקטרוני π. אלקטרוני π אלה נעים בחופשיות כמעט במרחב שבין השכבות, ומוליכות הגרפיט תלויה בעיקר באלקטרוני π אלה. באמצעות שיטות כימיות, לאחר שהפחמן בגרפיט הופך ליסוד יציב, כגון פחמן דו-חמצני, המוליכות נחלשת. אם הגרפיט מתחמצן, אלקטרוני π אלה ייצרו קשרים קוולנטיים עם אלקטרונים של אטומי חמצן, כך שהם לא יוכלו עוד לנוע בחופשיות, והמוליכות תפחת במידה ניכרת. זהו עקרון ההולכה שלמוליך גרפיט.
תעשיית המוליכים למחצה מורכבת בעיקר ממעגלים משולבים, אופטואלקטרוניקה, מפרידים וחיישנים. חומרי מוליכים למחצה חדשים צריכים לעמוד בחוקים רבים כדי להחליף את חומרי הסיליקון המסורתיים ולזכות בהכרה בשוק. האפקט הפוטואלקטרי ואפקט הול הם שני החוקים החשובים ביותר כיום. מדענים צפו באפקט הול הקוונטי של גרפן בטמפרטורת החדר וגילו שגרפן לא יפיק פיזור חוזר לאחר מפגש עם זיהומים, דבר המצביע על כך שיש לו תכונות מוליכות-על. בנוסף, גרפן כמעט שקוף לעין בלתי מזוינת ובעל שקיפות גבוהה מאוד. לגרפן תכונות אופטיות מצוינות והוא משתנה עם עוביו. הוא מתאים ליישום בתחום האופטואלקטרוניקה. לגרפן תכונות מצוינות רבות והוא ישמש בתחומים רבים, כגון מסכי תצוגה, קבלים, חיישנים וכן הלאה.
זמן פרסום: 7 בינואר 2022