在石墨烯薄片上發現新的奈米級電子態

來自 London Centre for Nanotechnology (LCN) 的研究者在構成石墨超導體之石墨烯薄片的表面上發現一種電子帶狀物,稱為「電荷密度波(charge density waves)」。這些帶狀物是首度在石墨烯上被看見,同時這項發現很可能對這種最近才被發現的材料有著深遠的影響。科學家們認為,這種材料將在未來的奈米科技中扮演某種關鍵角色。這項發現,在 11/29 的 Nature Communications 中報告。

石墨烯是一種由單層碳原子構成的材料,只有一個原子厚,而且是在石墨鉛筆所畫出來的標記中被發現。石墨烯具有優異的物理特性,也因此具有很大的技術潛力,例如,平面電視中的透明電極、快速節能的電晶體、超強韌的複合材料。科學家正投注龐大心力來理解並控制這種材料的特性。

LCN 團隊藉由滑動位於石墨烯之下的鈣金屬原子而給予額外的電子。一般人可能會預期這些額外的電子會均勻地分佈在石墨烯表面,正如同在水面上擴散的油一樣。不過在使用一種稱為掃描穿隧式顯微鏡(STM,那能呈現出個別原子的影像)的儀器後,研究者發現,額外的電子自發性地排列成奈米級的帶狀物。這個意料之外的行為證明,電子可以隨心所欲,與其下原子沒有直接連結。這些成果在許多科學與技術方向上啟發了靈感。例如,他們提出一種操縱以即將資訊編碼的新方法,在此,二位元的 0 與 1,分別與南北向以及東西向跑動的帶狀物相關。

這項研究是 LCN 針對石墨烯,一項持續進行的、跨學門的研究的一部分,並追隨 Weller 等人發表在 Nature Physics(doi:10.1038/nphys0010) 上,在石墨超導體中之超導電性的最初發現。

Leiden 大學的 Jan Zaanen 教授,同時也是聲譽卓著的(荷蘭)Spinoza prize 的贏家,其角色在這之外還包括「自動變薄材料(atomically thin materials)之帶狀物概念」的倡議者,評論道:"在證明帶狀物的獨特性上,這項發現是朝此目標前進的、重要的另一步,而它們出現在世上最簡單的宿主 — 石墨烯中二維的碳原子網路 — 這項事實意味著,更多偉大的科學與應用就在不遠之處。"

資料來源:PHYSORG:Graphene earns its stripes: New nanoscale electronic state discovered on graphene sheets[November 29, 2011 ]

轉載自only-perception


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