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Kagome 石墨烯有望提供令人兴奋的特性,物理学家第一次制造出由碳原子和少量氮原子组成的六边形和三角形规则网格的石墨烯化合物,中国建材网,cnprofit.com
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Kagome 石墨烯有望提供令人兴奋的特性,物理学家第一次制造出由碳原子和少量氮原子组成的六边形和三角形规则网格的石墨烯化合物
2021年07月26日    阅读量:717    新闻来源:中国建材网 cnprofit.com  |  投稿

巴塞尔大学的物理学家们第一次制造出由碳原子和少量氮原子组成的六边形和三角形规则网格的石墨烯化合物。这种蜂窝结构的“kagome 晶格”??表现为半导体,也可能具有不寻常的电气特性。未来,它有可能用于电子传感器或量子计算机中国建材网cnprofit.com


世界各地的研究人员正在寻找具有特殊性能的新型合成材料,例如超导性——即无电阻地传导电流。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(石墨烯)的单层蜂窝结构。


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理论计算预测,被称为“kagome 石墨烯”的化合物应该具有与石墨烯完全不同的特性。Kagome 石墨烯由规则的六边形图案和相互环绕的等边三角形组成。“kagome”这个名字来自日语,指的是日本古老的kagome编织艺术,篮子是按照上述图案编织的。


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,现在首次生产和研究了 Kagome 石墨烯,正如他们在Angewandte Chemie杂志上报道的那样。研究人员的测量提供了有希望的结果,指出了不寻常的电或磁特性。


为了生产 Kagome 石墨烯,该团队通过气相沉积将前体应用到银基板上,然后将其加热以在金属表面形成有机金属中间体。进一步加热产生了kagome石墨烯,它完全由碳和氮原子组成,具有相同的六边形和三角形规则图案。


电子之间的强相互作用


“我们使用扫描隧道和原子力显微镜来研究 Kagome 晶格的结构和电子特性,”该研究的第一作者 Rémy Pawlak 博士报告说。借助这种显微镜,研究人员可以使用一个微小的尖端来探测材料的结构和电学特性——在这种情况下,尖端的末端是单个一氧化碳分子。


在这样做的过程中,研究人员观察到,通过施加电压来选择具有确定能量的电子被“捕获”在 Kagome 石墨烯晶格中出现的三角形之间。这种行为清楚地将材料与传统石墨烯区分开来,在传统石墨烯中,电子分布在晶格中的各种能态上——换句话说,它们是离域的。


“在 Kagome 石墨烯中观察到的定位是可取的,这正是我们正在寻找的,”领导项目实施小组的 Ernst Meyer 教授解释说。“它会引起电子之间的强烈相互作用——反过来,这些相互作用为不寻常的现象提供了基础,例如无电阻传导。”


计划进行进一步调查


分析还表明,kagome 石墨烯具有半导体特性——换句话说,它的导电特性可以像晶体管一样打开或关闭。通过这种方式,kagome 石墨烯与石墨烯显着不同,石墨烯的导电性不能轻易打开和关闭。


在随后的研究中,该团队将从其金属基材上分离 Kagome 晶格并进一步研究其电子特性。“实验中确定的平带结构支持理论计算,它预测在 kagome 晶格中可能发生令人兴奋的电子和磁现象。未来,kagome 石墨烯可以作为可持续和高效电子元件的关键构建块,”说恩斯特·迈耶。


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