Kagome石墨烯具有令人兴奋的特性

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Kagome石墨烯具有令人兴奋的特性


世界各地的研究人员正在寻找具有特殊性能(例如超导性)的新型合成材料,即具有无电阻的电流传导。这些新物质是开发高能效电子产品的重要一步。起始材料通常是碳原子的单层蜂窝结构(石墨烯)。

理论计算预测,称为kagome石墨烯的化合物应具有与石墨烯完全不同的特性。Kagome石墨烯由相互围绕的六边形和等边三角形的规则图案组成。kagome这个名字源于日本古老的kagome编织艺术,它以相同的图案编织篮子。

具有新特性的Kagome晶格

巴塞尔大学物理系和瑞士纳米科学研究所的研究人员与伯尔尼大学合作,首次在日本化学工业杂志《Angew{attr}2198{/attr}te Chemie》上发表了研究和研究了kagome石墨烯的研究。研究人员的测量结果显示出令人鼓舞的结果,表明其异常的电或磁性能。

为了生产kagome石墨烯,研究小组通过气相沉积将前体施加到银基材上,然后对其进行加热以在金属表面上形成有机金属中间体。进一步加热产生的kagome石墨烯,其仅由碳和氮原子组成,并具有相同的六边形和三角形规则图案。

巴塞尔大学的物理学家首次生产了一种由碳原子和少数氮原子组成的石墨烯化合物,形成了六边形和三角形的规则晶格。这种蜂窝状的所谓的Kagome晶格的行为就像半导体一样,还可能具有异常的电性能。将来,它可能会用在电子传感器或量子计算机中。

电子之间的强相互作用

该研究的第一作者RémyPawlak博士说:“我们使用扫描隧道显微镜和原子力显微镜研究了kagome晶格的结构和电子性质。使用这种显微镜,研究人员可以使用一个细小的探针来探测材料的结构和电学特性,在这种情况下,探针的末端被单个的一氧化碳分子终止。

通过这样做,研究人员观察到,通过施加电压选择的具有确定能量的电子被“捕获”在出现在舞果石墨烯的晶格中的三角形之间。这种行为清楚地将材料与传统的石墨烯区分开来,在传统的石墨烯中,电子分布在晶格中的各种能态上,换句话说,它们已离域。

“在kagome石墨烯中观察到的本地化是可取的,这正是我们所寻找的。”负责项目执行小组的恩斯特·迈耶(Ernst Meyer)教授解释说。“它引起电子之间的强烈相互作用,而这些相互作用又为异常现象提供了基础,例如没有电阻的传导。”

计划进行进一步调查

分析还显示,kagome石墨烯具有半导体特性-换句话说,可以像使用晶体管一样打开或关闭其导电特性。以这种方式,kagome石墨烯与石墨烯显着不同,石墨烯的导电性无法轻易打开和关闭。

在随后的研究中,研究小组将kagome晶格从其金属基材上分离下来,并进一步研究其电子性能。“实验中确定的平带结构为理论计算提供了支持,这些理论预测,kagome晶格中可能会发生令人兴奋的电子和磁性现象。将来,kagome石墨烯将成为可持续和高效电子元件的关键组成部分。”恩斯特·迈耶(Ernst Meyer)。


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