Forskere skaber kunstige materialer atom-for-atom

Forskere ved Aalto Universitet har fremstillet kunstige materialer med manipulerede elektroniske egenskaber. Ved at flytte individuelle atomer under deres mikroskop, forskerne var i stand til at skabe atomgitre med en forudbestemt elektrisk respons. Muligheden for præcist at arrangere atomerne på en prøve bringer 'designer quantum materials' et skridt tættere på virkeligheden. Ved at arrangere atomer i et gitter, det bliver muligt at konstruere materialets elektroniske egenskaber gennem atomstrukturen.

Arbejder ved en temperatur på fire grader Kelvin, forskerne brugte et scanning tunneling mikroskop (STM) til at arrangere ledige pladser i et enkelt lag af kloratomer understøttet på en kobberkrystal.

"Kortsvaret mellem atomstruktur og elektroniske egenskaber er selvfølgelig, hvad der også sker i virkelige materialer, men her har vi fuldstændig styr på strukturen. I princippet, vi kunne målrette enhver elektronisk ejendom og implementere den eksperimentelt", siger Dr. Robert Drost, der udførte eksperimenterne på Aalto Universitet.

Ved at bruge deres atomsamlingsmetode, forskerholdet demonstrerede fuldstændig kontrol ved at skabe to virkelige strukturer inspireret af fundamentale modelsystemer med eksotiske elektroniske egenskaber.

Fremgangsmåden er heller ikke begrænset til det klorsystem, som forskerholdet har valgt. Den samme metode kan anvendes i mange velforståede systemer inden for overflade- og nanovidenskab og kunne endda tilpasses til mesoskopiske systemer, såsom kvanteprikker, som styres gennem litografiske processer.

"Der er mange fascinerende teoretiske forslag, som ikke findes i rigtige materialer. Dette er vores chance for at teste disse ideer eksperimentelt", forklarer Akademiforsker Teemu Ojanen ved Aalto Universitet.