Undersøgelse af strukturen og egenskaberne af nye grafenlignende polymerer

Et team af forskere fra Siberian Federal University (SibFU), sammen med udenlandske kolleger, beskrevet de strukturelle og fysiske egenskaber for en gruppe todimensionelle materialer baseret på polycykliske molekyler kaldet cirkuler. Muligheden for fleksibelt design og variable egenskaber af disse materialer gør dem velegnede til nanoelektronik. Resultaterne offentliggøres i Journal of Physical Chemistry C .

Cirkulen er organiske molekyler, der består af flere carbonhydridcyklusser, der danner en blomstlignende struktur. Deres høje stabilitet, symmetri, og optiske egenskaber gør dem af særlig interesse for nanoelektronik især for solceller og organiske lysdioder. Det mest stabile og mest undersøgte tetraoxa [8] circulenmolekyle kunne potentielt polymeriseres til grafenlignende nanoribbons og ark. Forfatterne har offentliggjort resultaterne af simuleringer, der beviser denne mulighed. De beskrev også egenskaber og struktur for de foreslåede materialer.

"Med kun en byggesten - et tetraoxa [8] cirkulenmolekyle - kan vi skabe et materiale med egenskaber, der ligner dem af silicium (en halvleder, der traditionelt bruges i elektronik) eller grafen (et halvmetal) afhængigt af synteseparametrene. de foreslåede materialer har nogle fordele. Ladebærerens mobilitet er cirka 10 gange højere i forhold til silicium, derfor, man kunne forvente højere ledningsevne, "siger hovedforfatteren af ​​undersøgelsen Artem Kuklin, forskningsassistent ved instituttet for teoretisk fysik ved Siberian Federal University.

Efter bestemmelse af ligevægtsgeometrierne og testning af deres stabilitet, forskerne opdagede flere stabile tetraoxa [8] cirkulenbaserede polymerer. Forskellen mellem dem var i typen af ​​kobling mellem molekylerne, hvilket resulterede i forskellige egenskaber. Polymererne demonstrerer høj ladningsbærermobilitet. Denne egenskab blev analyseret ved tilpasning af energizoner nær båndgabet - en parameter repræsenteret ved adskillelse af tomme og besatte elektroniske tilstande. De mekaniske egenskaber viser, at de nye materialer er 1,5 til tre gange mere strækbare end grafen. Forfatterne rapporterer også de topologiske tilstande i en af ​​polymererne forårsaget af spin-orbit-kobling, hvilket ikke er typisk for lette elementbaserede materialer. Materialerne er isolatorer i hovedparten, men kan lede elektricitet på overfladen (kanter).

"De foreslåede nanostrukturer besidder nyttige egenskaber og kan bruges til fremstilling af ioniske sigter og til elementer af nanoelektroniske enheder. Yderligere, Vi planlægger at ændre vores forbindelser med metaladatomer for at undersøge deres magnetiske og katalytiske egenskaber. Vi vil også gerne finde en forskningsgruppe, der kunne syntetisere disse materialer, "slutter Artem Kuklin.