Dolar 9,2934
Euro 10,8291
Altın 531,11
BİST 1.426
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 17 °C
Çok Bulutlu

Aşağıdan yukarıya grafen nanoribonlarda ortaya çıkan ‘ısırık’ kusurları

18.05.2021
196
Aşağıdan yukarıya grafen nanoribonlarda ortaya çıkan ‘ısırık’ kusurları

Tek katmanlı grafenin dar şeritleri olan grafen nanoribonlar (GNR’ler), kristal ve elektronik yapıları arasındaki etkileşim nedeniyle ilginç fiziksel, elektriksel, termal ve optik özelliklere sahiptir. Bu yeni özellikler, onları yeni nesil nanoteknolojileri ilerletmenin yollarını aramada ön plana çıkardı.

Aşağıdan yukarıya üretim teknikleri artık iyi tanımlanmış kenar geometrileri, genişlikleri ve heteroatom birleşimlerine sahip geniş bir grafen nanoribon yelpazesinin sentezine izin verirken, bu atomik olarak hassas GNR’lerde yapısal bozukluğun olup olmadığı sorusu ve kapsamı, hala tartışmaya açıktır. Bu bilmecenin cevabı, herhangi bir potansiyel uygulama veya sonuçta ortaya çıkan cihazlar için kritik öneme sahiptir.

Oleg Yazyev’in EPFL’deki Hesaplamalı Yoğun Madde Fiziği teorisi grubu başkanı ile Roman Fasel’in Empa’daki deneysel nanotech @yüzeyler Laboratuvarı arasındaki işbirliği, koltuk kenarlı ve zikzak kenarlı grafen nano şeritlerde bu konuya bakan iki makale hazırladı.

“Kusurların, kristallerdeki bir dizi işlevselliği şekillendirmede önemli bir rol oynadığı bilinmektedir,” dedi, daha önce bir Ph.D. olan Michele Pizzochero. EPFL’de Oleg Yazyev’in laboratuvarında öğrenci ve şu anda Harvard Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı. “Bu makalelerde, yüzey üzerinde sentez yoluyla üretilen grafen nanoribbonlardaki yapısal bozukluğun ana türü olarak her yerde bulunan ‘ısırık’ kusurlarını, yani eksik karbon atomu gruplarını ortaya çıkardık. Isırık kusurlarının elektronik cihazların performansını düşürdüğünü bulmuş olsak da grafen nanoribbonlara dayalı olarak, bazı durumlarda bu kusurlar, kendine özgü manyetik özellikleri sayesinde spintronik uygulamalar için heyecan verici fırsatlar sunabilir. “

Sol panel: Aşağıdan yukarıya zikzak grafen nanoribonların STM görüntüsü. Sağ panel: Zikzak grafen nanoribbondaki “ısırık” kusurunun yakınındaki spin yoğunluğu. Kaynak: Michele Pizzochero

Koltuk grafen nanoribbons

Yakın zamanda 2D Materials’da yayınlanan “grafen nanoribbonlarındaki” ısırık “kusurları boyunca kuantum elektronik taşıma” makalesi , özellikle 9 atom genişliğindeki koltuk grafen nanoribonlarına (9-AGNR’ler) bakıyor. Bu GNR’lerin mekanik sağlamlığı, ortam koşulları altında uzun vadeli kararlılığı, hedef alt tabakalara kolay aktarılabilirliği, fabrikasyonun ölçeklenebilirliği ve uygun bant aralığı genişliği, onları alan etkili transistörlerde aktif kanallar olarak entegrasyon için en umut verici adaylardan biri haline getirmiştir. (FET’ler). Nitekim bugüne kadar gerçekleştirilen grafen bazlı elektronik cihazlar arasında en yüksek performansı 9-AGNR-FET‘ler göstermektedir.

Elektronik cihazlardaki kusurların zararlı rolü iyi bilinirken, Schottky bariyerleri, metal-yarı iletken bağlantılarında oluşan elektronlar için potansiyel enerji bariyerleri, hem mevcut GNR-FET‘lerin performansını sınırlar hem de kusurların cihaz performansı üzerindeki etkisinin deneysel karakterizasyonunu önler. Araştırmacılar aşağıdan yukarıya AGNRs kusurları araştırmak için deneysel ve kuramsal yaklaşımları birleştiriyor.

Tarama tünelleme ve atomik kuvvet mikroskopları, ilk olarak araştırmacıların 9-AGNR’de çok yaygın bir kusur olarak kenarlardaki eksik benzen halkalarını tanımlamalarına ve “ısırma” kusurları olarak adlandırdıkları bu kusurların hem yoğunluğunu hem de uzamsal dağılımını tahmin etmelerine izin verdi. . Yoğunluğu ölçtüler ve kuvvetli bir toplanma eğilimi gösterdiklerini buldular. Araştırmacılar daha sonra bu tür kusurların kuantum yük taşınması üzerindeki etkisini araştırmak için ilk prensip hesaplamalarını kullandılar ve bu kusurların, iletkenliği azaltarak bant kenarlarında onu önemli ölçüde bozduğunu buldular.

Bu teorik bulgular daha sonra sistematik bir şekilde daha geniş nanoribbonlara genelleştirilerek, araştırmacıların bu kusurların yük taşımacılığındaki zararlı rolünü en aza indirmek için pratik yönergeler oluşturmalarına izin veriyor, bu da yeni karbon bazlı elektronik cihazların gerçekleştirilmesine yönelik önemli bir adım.

Zikzak grafen nanoribonlar

Kısa süre önce The Journal of Physical Chemistry Letters’da yayınlanan “Aşağıdan yukarıya zikzak grafen nanoribbonlarında kenar bozukluğu: manyetizma ve kuantum elektronik taşımanın etkileri” başlıklı makalede , aynı araştırmacı ekibi, tarama sondası mikroskobu deneylerini ve incelemek için ilk prensip hesaplamalarını birleştiriyor. yapısal bozukluk ve aşağıdan yukarıya zikzak GNR’lerde (ZGNR’ler) manyetizma ve elektronik taşıma üzerindeki etkisi .

ZGNR’ler, tahminlere göre oda sıcaklığına kadar korunan alışılmadık metal içermeyen manyetik düzenleri nedeniyle benzersizdir. Kenar boyunca ferromanyetik olarak ve üzerinde antiferromanyetik olarak bağlanan manyetik momentlere sahiptirler ve elektronik ve manyetik yapıların büyük ölçüde, örneğin, yük dopingi, elektrik alanları, kafes deformasyonları veya kusur mühendisliği ile modüle edilebildiği gösterilmiştir. . Ayarlanabilir manyetik korelasyonlar, oldukça büyük bant aralığı genişliği ve zayıf spin-yörünge etkileşimlerinin kombinasyonu, bu GNR’leri spin mantık işlemleri için umut verici adaylar haline getirmiştir. Çalışma, şu ana kadar aşağıdan yukarıya bir yaklaşımla elde edilen ZGNR’lerin tek genişliği olan altı karbonlu zikzak çizgiler geniş grafen nanoribonlara (6-ZGNR’ler) özellikle bakıyor.

Araştırmacılar yine tarama tünelleme ve atomik kuvvet mikroskoplarını kullanarak, önce nanoribbonların kenarlarında bulunan her yerde bulunan karbon boşluk kusurlarının varlığını tespit ediyor ve ardından atomik yapılarını çözüyor. Elde ettikleri sonuçlar, her bir boşluğun eksik bir m-ksilen birimi içerdiğini, yani, AGNR’lerde görülenlerde olduğu gibi, reaksiyonun siklodehidrojenasyon işlemi sırasında meydana gelen CC bağının kesilmesinden gelen başka bir “ısırma” kusurunu içerdiğini göstermektedir. Araştırmacılar, 6-ZGNR’lerdeki “ısırma” kusurlarının yoğunluğunun, aşağıdan yukarıya AGNR’lerdeki eşdeğer kusurlardan daha büyük olduğunu tahmin ediyorlar.

Bu ısırık kusurlarının 6-ZGNR’lerin elektronik yapısı ve kuantum taşıma özellikleri üzerindeki etkisi yine teorik olarak incelenmiştir. Onlar getirilmesi bulmak kusur, benzer AGNRs için, iletkenliğinin önemli bozulmaya neden olur. Dahası, bu nano yapıda, bu kasıtsız kusurlar alt örgü ve spin dengesizliğine neden olarak yerel bir manyetik moment oluşturuyor. Bu, sonuçta, nihai ölçeklenebilirlik sınırında tüm karbon mantık spintronik uygulamalarında kusurlu zikzak nanoribonları en uygun hale getiren spin-polarize yük aktarımına yol açar.

ZGNR’ler ve eşit genişliğe sahip AGNR’ler arasındaki bir karşılaştırma, birincisi boyunca taşımanın hem tekli hem de çoklu kusurların ortaya çıkmasına karşı ikinciye göre daha az hassas olduğunu göstermektedir. Genel olarak araştırma, bu her yerde bulunan “ısırık” kusurlarının, aşağıdan yukarıya grafen nanoribonların düşük enerjili elektronik yapısı üzerindeki etkisinin küresel bir resmini sunmaktadır. Araştırmacılar, gelecekteki araştırmaların, bu tür nanoribonların kenarlarında deneysel olarak gözlemlenen diğer nokta kusur türlerinin araştırılmasına odaklanabileceğini söyledi.

Daha fazla bilgi: Michele Pizzochero ve diğerleri, Grafen Nanoribonlarda “Isırık” Kusurları Boyunca Kuantum Elektronik Taşıma, 2D Malzemeler (2021). DOI: 10.1088 / 2053-1583 / abf716

Michele Pizzochero vd. Aşağıdan Yukarı Zigzag Grafen Nanoribonlarında Kenar Bozukluğu: Manyetizma ve Kuantum Elektronik Taşımaya İlişkin Çıkarımlar, The Journal of Physical Chemistry Letters (2021). DOI: 10.1021 / acs.jpclett.1c00921

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.