JPCM编辑优选:人造分子石墨烯-全新石墨烯研究手段

26 5月 2021 gabriels
本篇研究来自美国圣母大学张求实博士和香港科技大学林念教授课题组,研究不仅首次在实验上证明了二维石墨烯单片的拓扑边界电子态,同时也开辟了全新的石墨烯单片研究手段。


文章介绍

Investigation of edge states in artificial graphene nano-flakes

Qiushi Zhang, Tsz Chun Wu, Guowen Kuang, A’yu Xie and Nian Lin

通讯作者:

  • 张求实,美国圣母大学、香港科技大学
  • 林念,香港科技大学
该项研究利用超高真空扫描电子隧道显微镜,通过低温表面分子操控技术成功使有机蒄分子在金属铜表面形成二维规则排布。在具备合适的晶格常数时,这些二维分子排布会提供规则的表面势垒继而有效地散射金属表面的二维电子气。研究发现,这种二维分子排布结构会具有与真正的石墨烯几乎一致的电子性质,因此被称为人造分子石墨烯。在这项研究中,科研人员采用此方法研究了三角形和六边形的人造分子石墨烯单片,这些单片具有锯齿形或扶手椅形的边界。通过扫描电子显微成像技术发现,在锯齿形的石墨烯单片上存在着具有拓扑性质的类金属边界电子态。这项研究不仅首次在实验上证明了二维石墨烯单片的边界电子态,同时也有效地突破了现有的石墨烯实验技术上的限制,开辟了全新的石墨烯单片研究手段。

图一 (a)利用超高真空扫描电子隧道显微镜建造分子石墨烯单片示意图。(b)三角形并具有锯齿形边界的石墨烯单片的建造过程。(c)图b中的单片的三维扫描结构图。

研究背景

近年来,科研人员在不断探索石墨烯材料的微观电子性质以及应用。相较于理论模拟,纳米尺寸石墨烯的实验研究手段一直存在着较多的技术限制。因此,人造分子石墨烯技术被越来越多的科研人员采用来验证纳米石墨烯的一些新颖的理论和特性。这项研究正是采用了这种方法系统地研究了二维纳米石墨烯单片,并证明了在锯齿形的石墨烯单片上存在着具有拓扑性质的类金属边界电子态。


作者介绍

张求实 博士

美国圣母大学、香港科技大学

出生于辽宁沈阳,高中毕业于沈阳一中,本科毕业于香港浸会大学,师从Michel A. Van Hove教授。硕士毕业于香港科技大学,师从林念教授。现为美国圣母大学航天机械工程系三年级博士生,导师是罗腾飞教授。在国际顶级学术期刊,如ACS Nano, Nano Letters, Advanced Materials, Angewandte Chemie等,发表了17篇研究论文以及一项专利技术,其中9篇为第一作者,2篇为通讯作者。多次在国际知名会议,如美国物理年会和世界真空会议,上发表演讲。


期刊介绍

Journal of Physics: Condensed Matter

2019年影响因子:2.707

Journal of Physics: Condensed Matter (JPCM)为读者提供凝聚态物理、软物质、纳米科学和生物物理各领域的最新研究成果。JPCM发表实验/理论分析和模拟研究,读者可以获取涉及下列领域的专题综述、快报和特刊:表面、界面和原子尺度的科学,液体、软物质和生物物理,纳米材料和纳米电子,固体结构的晶格动力,电子结构,超导体和金属、半导体,电介质和铁电,以及磁学与磁性材料。