Эта конфигурация позволила исследователям продемонстрировать, что электронная архитектура в точках соединения между двумя GNR такая же, как и у одиночных GNR; свидетельство того, что электронные свойства ГНР, такие как электронная и теплопроводность, напрямую распространяются через изгибные структуры при химическом соединении ГНР.Эта работа показывает, что в будущем возможно развитие высокопроизводительной электроники с низким энергопотреблением на основе GNR.Долгое время ожидалось, что графен произведет революцию в электронике при условии, что его можно разрезать на атомарно точные формы, которые будут подключены к нужным электродам. Однако, в то время как современные методы изготовления снизу вверх могут управлять электронными свойствами графена, такими как высокая подвижность электронов, индивидуализированные запрещенные зоны и зигзагообразные края, выровненные по штырям, аспект соединения графеновых структур никогда напрямую не исследовался.
Например, остается открытым вопрос, будут ли электроны, проходящие через точки соединения двух GNR, испытывать более высокое электрическое сопротивление. Поскольку ответы на этот тип вопросов имеют решающее значение для реализации будущей высокоскоростной электроники с низким энергопотреблением, мы используем молекулярную сборку для решения этой проблемы здесь.«Современные молекулярные сборки либо производят прямые GNR (т.е. без идентифицируемых точек соединения), либо случайно соединенные между собой GNR», — говорит доктор Патрик Хан, руководитель проекта. «Эти режимы роста имеют слишком много внутренних неизвестных, чтобы определить, беспрепятственно ли электроны перемещаются через точки соединения графена.
Ключ в том, чтобы спроектировать молекулярную сборку, которая производит GNR, которые систематически связаны между собой с четко различимыми точками соединения».Для достижения этой цели команда AIMR использовала подложку Cu, реактивность которой ограничивает рост GNR в шести направлениях, и использовала сканирующую туннельную микроскопию (STM) для визуализации электронных структур GNR. Контролируя покрытие молекул-предшественников, эта молекулярная сборка систематически соединяет GNR из разных направлений роста от конца к концу, создавая локтевые структуры, идентифицируемые как точки соединения. Используя STM, команда AIMR обнаружила, что делокализация взаимосвязанных π-состояний GNR распространяется одинаково как на один прямой GNR, так и через точку соединения двух GNR.
Этот результат показывает, что электронные свойства GNR, такие как электронная и теплопроводность, должны быть одинаковыми на концах одиночных GNR и двух соединенных GNR.«Главный вывод этой работы состоит в том, что взаимосвязанные GNR не показывают электронных нарушений (например, локализации электронов, которая увеличивает сопротивление в точках соединения)», — говорит Хан. «Электронно-гладкое межсоединение демонстрирует, что свойства GNR (включая специально подобранные запрещенные зоны или даже выровненные по спину зигзагообразные края) могут быть связаны с другими структурами графена. Эти результаты показывают, что поиск способа подключения бездефектных GNR к желаемым электродам может быть ключевая стратегия создания высокопроизводительной электроники с низким энергопотреблением ».