最近由POSTECH物理系的Gil-Ho Lee教授和博士候选人Hyeon-Woo Jeong领导的调查，以及来自日本国家材料科学研究所(NIMS)的Kenji Watanabe博士和Takashi Taniguchi博士的协作，强调了双层石墨烯中的电子运输强烈依赖于边缘状态和非局部传输过程。该研究结果在国际知名的纳米技术期刊《Nano Letters》上发表。
双层石墨烯由两层石墨烯叠加而成。该结构能够响应外部电场以调整其电子带隙，这是电子运动的一个关键方面。这种独特的能力由于其在“谷电子学”中的潜在应用而引起了显著关注，谷电子学是一种尖端的未来数据处理方法。谷电子学利用“谷”，即电子能量结构中的一种独特量子状态，作为一个独立的数据存储单元。这使得数据操作比传统电子学或自旋电子学更快、更高效。通过调整带隙，双层石墨烯成为谷电子学创新研究和发展的关键平台。
谷电子学的核心是“谷霍尔效应（VHE）”，它描述了电子流如何通过材料中的特定能量状态“谷”来引导。这导致了一个有趣的现象，称为“非局部电阻”，即在没有任何直接电流流动的区域内也能检测到可测量的电阻，即使导电路径缺失。
虽然许多研究将非局部电阻引述为谷霍尔效应（VHE）的明确证据，但一些研究者建议，材料边缘的杂质或与制造过程相关的因素也可能导致检测到的信号，使得VHE的起源仍然存在争议。
为了阐明双层石墨烯中非局部电阻的真实来源，POSCO和NIMS的联合团队开发了一种双栅石墨烯器件，允许对带隙进行精细控制。然后，他们分析了自然形成的石墨烯边缘的电气特性与经过反应离子刻蚀处理的边缘的电气特性的比较。
结果表明，自然形成的边缘所观察到的非局部电阻与理论预测相符，而经过刻蚀的边缘则表现出两个数量级更高的非局部电阻。这个发现表明，刻蚀过程创建了额外的导电通路，这与谷霍尔效应无关，阐明了为什么在早期对双层石墨烯的研究中观察到了减小的带隙。
该研究的首席作者Hyeon-Woo Jeong表示：“刻蚀过程作为器件制造的关键部分，尚未得到充分探索，特别是关于其对非局部传输的影响。我们的结果突出了重新评估这些因素的重要性，并为改善谷电子学器件的设计和开发提供了重要见解。”
本研究得到了多个组织的支持，包括韩国国家研究基金会(NRF)、科学与信息通信技术部、信息与通信技术规划与评估研究所(IITP)、美国空军科学研究办公室(AFOSR)、基础科学研究所(IBS)、三星科技基金会、三星电子公司、日本学术振兴会(JSPS KAKENHI)以及世界领先国际研究中心计划(WPI)。
