„Grafén” változatai közötti eltérés

AAz grafénideális grafénban az elektromok [[Elektronmobilitás|mobilitása]] meghaladhatja a {{Szám|1000000|cm²/Vs}}-ot,<ref>{{cite journal|last=D. C. Elias et al|date=2011-07-24|title=Dirac cones reshaped by interaction effects in suspended graphene|journal=[[Nature Physics]]|publisher=[[Springer Nature]]|volume=7|issue=9|pages=701–704|doi=10.1038/nphys2049|issn=1745-2473}}</ref> ami mikrométeres méretben már szobahőmérsékleten is veszteségmentes [[Ballisztikus vezetés|ballisztikus vezetésnek]] felel meg. Ez azt jelenti, hogy a hibamentes grafénen nem szabadul fel [[Elektromos áram#Hőhatás|Joule-hő]], amikor áramot vezet, ellenállása pedig igen csekély, hiszen az elektronok rajta áthaladva alig szenvednek szóródást. A gyakorlatban hibamentes grafén előállítása nehéz, továbbá a grafénre kapcsolt elektromos csatlakozókon (elektródákon) jelentkezik Joule-hő.

A grafén szénatomjainak [[Hibridizáció|hibridizált]] pályái igen nagy hatással vannak a nanoanyag sávszerkezetére is. A három síkbeli σ-kötés a szénatomnak három elektronját kényszeríti között pályáramolekulapályára, a nagyediknegyedik [[vegyértékelektron]] viszont a sík alatt és felett, a megmaradt p-pályán helyezkedik el. E negyedik elektron a sík alatt és felett kovalens π-kötést alakít ki a szomszédos szénatomok között. A σ-kötő elektronok számára a kötéseik alkotta energiasáv teljesen betöltött, így ezeken elektromos vezetés nem történik. Azonban a π-kötések csak félig betöltöttek, rajtuk a töltéshordozók a grafénrács síkjában elmozdulhatnak, így elektromos vezetés jöhet létre.{{h|Castro Neto|2009|o=110}}

A grafitot felépítő grafénrétegek feltételezett [[Félfém (szilárdtestfizika)|félfémes]] jellegéről már P. R. Wallace is tett említést a grafit elektronszerkezetéről szóló 1947-es munkájában.<ref name=":2" /> A félfémes jelleg egyfajta átmenet a [[Fémek|fémes vezető]] és a [[félvezető]] között: a [[Fermi-szint]] alatt és felettkörül a vezetési sáv és a vegyértéksáv éppen összeér a [[Reciprokrács|reciproktér]] bizonyos pontjaiban. Így ezekben a pontokban maga a Fermi-szint is megengedett energián van, bár a grafén esetén az [[állapotsűrűség]] ebben a pontban éppen nulla.{{h|Castro Neto|2009|o=110}}