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研究者通過人工創(chuàng)造出自然界強韌的材料之一，可能拓寬了二維材料的應(yīng)用領(lǐng)域。
一支由哥倫比亞大學(xué)、普林斯頓大學(xué)、普杜大學(xué)和意大利理工學(xué)院的研究者組成的隊伍，通過再創(chuàng)造一個半導(dǎo)體設(shè)備中的石墨烯的電子結(jié)構(gòu)，設(shè)計了人造石墨烯。
這種人造石墨烯允許研究者設(shè)計蜂巢晶格的變化來調(diào)節(jié)材料的電子行為。
“這個里程碑似的研究定義了凝聚態(tài)科學(xué)和納米制造新的制高點，”哥倫比亞大學(xué)的應(yīng)用物理學(xué)和物理學(xué)博士Aron Pinczuk在一次發(fā)表中說，“通過半導(dǎo)體加工技術(shù)制造的人造石墨烯已經(jīng)被證明比其它平臺系統(tǒng)如光子、分子、光電子點陣等多了多功能性和潛在性。”
“半導(dǎo)體人造石墨烯設(shè)備可以作為平臺來探索新型電子交換機、具有卓越性能的晶體管甚至基于奇異的量子力學(xué)狀態(tài)的新的存儲信息的方式。”他補充道。
而天然石墨烯只有一種原子排列，晶格中原子的位置是固定的。所以在石墨烯上進(jìn)行的實驗會被這些條件所約束。
“這是一個迅速擴大的研究領(lǐng)域，我們正在揭示以前發(fā)現(xiàn)不了的新現(xiàn)象，”研究的合作作者、應(yīng)用數(shù)學(xué)和應(yīng)用物理教授Shalom Wind博士在一次發(fā)表中說道，“當(dāng)我們基于電子控制人造石墨烯來探索新的設(shè)備時，我們可以解鎖擴展先進(jìn)光電子學(xué)和數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域尖端科學(xué)的潛能。”
研究者在標(biāo)準(zhǔn)的砷化鎵半導(dǎo)體上研制出人造石墨烯。他們設(shè)計出一種分層結(jié)構(gòu)，電子只能在非常窄的層間運動，可以有效地創(chuàng)造出二維片。
他們使用納米刻蝕創(chuàng)造出一個六方晶格，晶格中的電子被限制在橫向上。
通過距離50納米相鄰地排列位置，人造原子會產(chǎn)生量子力學(xué)的交互作用，類似于固體中原子的公用電子。
研究者通過照射激光并且測量散射光來探測電子狀態(tài)。
散射光顯示出類似于電子從一種狀態(tài)躍遷到另一種的能量損失。當(dāng)它們映射出這種轉(zhuǎn)換時，研究者發(fā)現(xiàn)他們以線性的狀態(tài)在狄拉克點附件接近零點。這種狀態(tài)下電子密度消失，這是石墨烯的特征。
研究結(jié)果發(fā)表在《Nature Nanotechnology》上。
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