Новый «молекулярный конструктор» моделирует свойства графена

Коллектив исследователей из Стенфордского университета и SLAC National Accelerator Laboratory Министерства энергетики США разработал экзотический тип графеноподобного материала, позволяющий управлять поведением свободных электронов.

Структура «молекулярный графен» получена с помощью сканирующего туннельного микроскопа — каждая индивидуальная молекула моноксида углерода размещалась в четко определенном месте гладкой медной поверхности. Эти молекулы отталкивают свободные электроны и размещение их в виде шестиугольных сот позволило моделировать электронные свойства графена. Например, свободные электроны перемещались, как будто у них нет массы покоя.

Заполучив в свои руки подобный «электронный конструктор» исследователи стали экспериментировать, перемещая молекулы оксида углерода, что приводило к изменению симметрии потока электронов. В некоторых конфигурациях, электроны действовали, как будто они находились во внешнем электростатическом или магнитном поле. В других, плотность поверхностных электронов плавно регулировалась дефектами и включениями в кристаллической структуре. Имитируя изменение длины и силы углерод-углеродных связей экспериментаторы также восстанавливали массу электронов в небольших избранных областях поверхности.

«Одним из самых удивительных наших достижений стала имитация воздействия на электроны сильного магнитного поля, тогда как на самом деле никакого поля не было», — отметил Хари Менохаран (Hari Manoharan), адъюнкт-профессор физики Стенфордского университета.

Руководствуясь теорией, разработанной соавтором исследования Франциско Гвинеа (Francisco Guinea), ученые Стенфорда рассчитали конфигурацию атомов углерода в графене, имитирующую воздействие на электроны магнитных полей с плотностью потока от нуля до 60 Тесла (на 30% больше, чем когда-либо достигнуто на Земле). Затем, молекулы моноксида углерода были помещены на расчетные позиции, — и электроны стали вести себя в точности, как и было предсказано, как бы под

Помимо предоставления ученым нового инструмента для экспериментов это, в перспективе, может способствовать созданию новых типов материалов и устройств.действием реального поля.

«Нами создан мощный новый инструмент для физических экспериментов, — заявил Менохаран. — Молекулярный графен, это лишь первый в ряду возможных конструкционных структур. Мы рассчитываем, что исследование будет способствовать выявлению новых наноматериалов с полезными электронными свойствами».

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365