Искусственная решетка
Искусственная решетка — это термин, охватывающий все структуры атомного масштаба, спроектированные и контролируемые для удержания электронов на выбранной решетке. Были проведены исследования различных геометрических форм, одна из наиболее примечательных из которых — так называемый молекулярный графен (чтобы имитировать структуру графена ). Молекулярный графен входит в состав двумерных искусственных решеток.
Искусственные решетки можно изучать для проверки теоретических предсказаний топологии или на предмет их технических электронных свойств. Эти материалы все еще следует рассматривать на стадии исследования.
Синтез
[ редактировать ]Синтез таких материалов часто достигается с помощью атомных манипуляций с помощью сканирующего туннельного микроскопа или атомно-силового микроскопа . [1] Все больше и больше усилий предпринимается для достижения аналогичной атомной точности с помощью сфокусированных электронных лучей. [2] Эти методы не приспособлены для массового производства наноструктур, поскольку каждую молекулу приходится перемещать одну за другой. Чтобы решить эту проблему, исследуются новые методы синтеза этих соединений, такие как химический синтез «снизу вверх». [1]
В настоящее время существует несколько методов, часто дополняющих друг друга, для синтеза таких материалов:
- Формирование рисунка расширения электронного газа: этот метод используется, когда решетка строится из адсорбатов на поверхностях Cu (111).
- Использование локализованных орбиталей атомных позиций.
В случае молекулярного графена молекулы монооксида углерода на поверхности Cu(111) можно использовать . Было показано, что для изготовления молекулярного графена подходят и другие материалы, такие как Коронен . [3] Такие подложки, как Cu(111), интересны тем, что они имеют двумерное поверхностное состояние, подобное свободным электронам. Если молекулы CO размещаются в соответствующих положениях, поскольку поверхностное состояние Cu (111) рассеивается от молекул CO, электронный газ поверхностного состояния может быть заключен в различную геометрию (например, в соты).
Приличия
[ редактировать ]Основной интерес искусственной решетки заключается в том, что ее свойства решетки (например, шаг решетки) можно точно контролировать. В случае молекулярного графена сходство структуры с графеном может стать косвенным способом изучения свойств графена. Использование трехосной деформации [2] , можно изучить, как графен реагирует на интенсивные магнитные поля. Это напряжение (создающее так называемое псевдомагнитное поле) изменит электронную структуру молекулы таким же образом, как и магнитное поле. С помощью этого метода мы можем изучить, как графен будет реагировать на поле до 60 Тл. [4]
Некоторые искусственные решетки, такие как молекулярный графен, также демонстрируют поведение полупроводников. PNP-переходы могут быть выполнены путем сопоставления двух искусственных решеток графена с разным шагом решетки. Действительно, уровень Ферми молекулярного графена напрямую связан с шагом его решетки. [1]
Были исследованы и созданы множественные геометрии искусственных решеток. Вот некоторые из этих геометрий:
- Графен [1]
- Решетки Либа [1]
- Треугольник Серпинского [1]
- Плитка Пенроуза [4]
- Решетка Кагоме [1]
- Решетка Кекуле [1]
Некоторые из этих геометрий имеют нецелую размерность Хаусдорфа, поскольку они являются фракталами. Эти размеры можно приблизительно определить с помощью методов подсчета коробок . Это измерение будет определять, как электроны искусственной решетки будут вести себя и двигаться в пространстве. [1]
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- 1. ^ Синтез «снизу вверх» — химические процессы, используемые в нанотехнологиях для создания наночастиц. Принцип состоит в том, чтобы начать с атомов, затем собрать их в кластеры атомов, которые в конечном итоге объединятся в наночастицы.
- 2. ^ Трехосная деформация получена в молекулярном графене с изменением расположения молекул.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Ян, Линхао; Лильджерот, Питер (2019). «Спроектированные электронные состояния в атомарно точных искусственных решетках и графеновых нанолентах». Достижения физики: X . 4 (1): 29. arXiv : 1905.03328 . Бибкод : 2019AdPhX...451672Y . дои : 10.1080/23746149.2019.1651672 . S2CID 198968312 .
- ^ Дайк, Ондрей; Максим, Зиатдинов; и др. (2019). «Поатомное производство с помощью электронных лучей». Материалы обзоров природы . 4 (7): 497–507. Бибкод : 2019NatRM...4..497D . дои : 10.1038/s41578-019-0118-z . ОСТИ 1607230 . S2CID 189930403 .
- ^ Ван, Шийонг; Тан, Лян З.; и др. (2014). «Манипулирование и характеристика апериодических структур графена, созданных в двумерном электронном газе» . Письма о физических отзывах . 113 (19): 196803. Бибкод : 2014PhRvL.113s6803W . doi : 10.1103/PhysRevLett.113.196803 . ПМИД 25415917 .
- ^ Перейти обратно: а б Хаджетурян Александр Александрович; Вегнер, Дэниел; и др. (2019). «Создание дизайнерских квантовых состояний материи атом за атомом». Обзоры природы Физика . 1 (12): 703–715. arXiv : 1904.11680 . Бибкод : 2019НатРП...1..703К . дои : 10.1038/s42254-019-0108-5 . S2CID 135467867 .