Buckyballs på guld er mindre eksotiske end grafen

Grafen består af kulstofatomer, der tværbinder i et plan for at danne en flad bikagestruktur. Udover overraskende høj mekanisk stabilitet har materialet spændende elektroniske egenskaber. Elektronerne opfører sig som masseløse partikler, hvilket tydeligt kan påvises i spektrometriske eksperimenter. Målinger afslører en lineær afhængighed af energi af momentum, nemlig de såkaldte Dirac-kegler - to linjer, der krydser uden et båndgab - en energiforskel mellem elektroner i ledningsbåndet og dem i valensbåndene.

Varianter i grafenarkitektur

Kunstige varianter af grafenarkitektur er et varmt emne i materialeforskning lige nu. I stedet for kulstofatomer er der placeret kvanteprikker af silicium, ultrakolde atomer er blevet fanget i bikagegitteret med stærke laserfelter, eller kuliltemolekyler er blevet skubbet på plads på en kobberoverflade stykke for stykke med et scanning tunnelmikroskop, hvor de kunne bibringe de karakteristiske grafenegenskaber til kobberets elektroner.

Kunstig grafen med buckyballs?

En nylig undersøgelse antydede, at det er uendeligt meget nemmere at lave kunstig grafen ved hjælp af C₆₀ molekyler kaldet buckyballs. Kun et ensartet lag af disse skal dampdeponeres på guld, for at guldelektronerne kan påtage sig de særlige grafenegenskaber. Målinger af fotoemissionsspektre så ud til at vise en slags Dirac-kegle.

Analyse af båndstrukturer på BESSY II

"Det ville virkelig være ret fantastisk," siger Dr. Andrei Varykhalov, fra HZB, som leder en fotoemissions- og scanningstunnelmikroskopigruppe. "Fordi C₆₀ molekylet er absolut ikke-polært, det var svært for os at forestille os, hvordan sådanne molekyler ville have en stærk indflydelse på elektronerne i guldet." Så Varykhalov og hans team lancerede en række målinger for at teste denne hypotese.

I vanskelige og detaljerede analyser var Berlin-teamet i stand til at studere C₆₀ lag på guld over et meget større energiområde og for forskellige måleparametre. De brugte vinkelopløst ARPES-spektroskopi ved BESSY II, som muliggør særligt præcise målinger, og analyserede også elektronspin for nogle målinger.

Normal adfærd

"Vi ser et parabolsk forhold mellem momentum og energi i vores målte data, så det er en meget normal adfærd. Disse signaler kommer fra elektronerne dybt inde i substratet (guld eller kobber) og ikke laget, som kunne blive påvirket af buckyballs, " forklarer Dr. Maxim Krivenkov, hovedforfatter af undersøgelsen. Holdet var også i stand til at forklare de lineære målekurver fra den tidligere undersøgelse. "Disse målekurver efterligner kun Dirac-keglerne; de ​​er så at sige en artefakt af en afbøjning af fotoelektronerne, når de forlader guldet og passerer gennem C₆₀ lag," forklarer Varykhalov. Derfor kan buckyball-laget på guld ikke betragtes som en kunstig grafen.

Forskningen blev offentliggjort i Nanoscale . + Udforsk yderligere

Grafen på vej mod superledning