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“Designer Electrons”具有可调属性

精确定位的一氧化碳分子(黑色)将电子(黄橙色)引导成几乎完美的蜂窝状图案,称为分子石墨烯。这种结构中的电子具有石墨烯类特性;例如,与普通电子不同,它们没有质量和行程,好像它们在真空中以光速移动为了形成这种结构,来自斯坦福和SLAC国家加速器实验室的科学家使用扫描隧道显微镜来移动单个一氧化碳分子在完全光滑的铜表面上形成六边形图案一氧化碳排斥铜表面上的自由流动电子,迫使它们成为石墨烯样蜂窝状图案图片来源:Hari Manoharan /斯坦福大学首次发现具有可调谐特性的电子在SLAC国家加速器实验室通过重新定位放置在完美光滑的铜表面上的一氧化碳分子,该团队能够调整电子的性质,加利福尼亚州门洛帕克 - 斯坦福大学和美国能源部SLAC国家加速器的研究人员实验室创造了有史以来第一个“设计电子系统” - 具有可调特性的普通电子的奇异变体,最终可能导致新型材料和器件“材料中电子的行为基本上是当今所有技术的核心,”斯坦福大学物理学副教授Hari Manoharan表示。斯坦福大学材料与能源科学研究所的成员,他领导了这项研究“我们现在能够调整电子的基本特性,使它们的行为在普通材料中很少见”他们的第一个例子,今天在自然界报道,是手工制作的蜂窝状结构,受石墨烯的启发,石墨烯是一种纯碳形式,因其在未来电子领域的潜力而被广泛宣传。最初,这种结构中的电子具有石墨烯类特性;例如,与普通电子不同,它们没有质量并且在真空中以光速移动,但是研究人员能够以真正的石墨烯难以实现的方式调整这些电子。此图显示了效果一个特定的一氧化碳分子模式(黑色/红色)对铜表面顶部的自由流动电子(橙色/黄色)有影响通常电子表现为简单的平面波(背景)但是电子被一氧化碳分子排斥,这里以六角形图案放置这会迫使电子变成蜂窝形状(前景),模仿石墨烯的电子结构,石墨烯是一种纯碳形式,因其在未来电子产品中的潜力而被广泛宣传。分子精确定位于尖端扫描隧道显微镜(深蓝色)图片来源:Hari Manoharan /斯坦福大学为了制造Manoharan称之为分子石墨烯的结构,科学家使用了扫描隧道显微镜将单个一氧化碳分子放置在完美光滑的铜表面上一氧化碳排斥铜表面上的自由流动电子并迫使它们形成蜂窝状图案,在那里它们的行为类似于石墨烯电子。为了调整电子的特性,研究人员重新定位了表面的一氧化碳分子;这改变了电子流的对称性在一些配置中,电子就好像它们已经暴露在磁场或电场中一样。在其他配置中,研究人员能够通过引入缺陷或杂质来精细调整表面上的电子密度。模仿石墨烯中碳 - 碳键长度和强度变化的模式,研究人员能够在小的选定区域恢复电子质量“我们所做的最疯狂的事情之一就是让电子认为它们处于巨大的磁场中事实上,当实际上没有应用真正的领域时,“Manoharan说,在西班牙共同作者弗朗西斯科几内亚发展的理论指导下,斯坦福大学的团队计算了石墨烯中的碳原子应该使其电子相信它们的位置。暴露在零至60特斯拉的磁场中,比地球上迄今为止最强的连续磁场高出30%以上 研究人员然后移动一氧化碳分子将电子引导到那些位置,电子的反应就像预测的那样 - 好像它们已经暴露在真实场中一样“我们的新方法是一个强大的新物理测试床,” Manoharan说:“分子石墨烯只是一系列可能的设计师结构中的第一个。我们期望我们的研究最终将确定具有有用电子特性的新纳米级材料”其他作者包括斯坦福材料研究所的Kenjiro K Gomes,Warren Mar和Wonhee Ko和能源科学Francisco Guinea是马德里材料科学研究所的研究员。该研究得到了美国能源部基础能源科学办公室,国家科学基金会和西班牙科学与创新部视频的支持。来源:SLAC国家加速器实验室图片:

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