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  • Desentrañar la estructura de borde a escala atómica de las islas de grafeno a nanoescala

    Figura 1 Izquierda:Imagen de microscopía de túnel de barrido de alta resolución que muestra una estructura diferente en los bordes superior (verde) e inferior (rojo). Derecha:Estructuras atómicas determinadas a partir de la teoría que explican las imágenes y la estabilidad del átomo de carbono poco coordinado en el borde de Klein.

    A través de mediciones de microscopía de túnel de barrido de alta resolución y primeros principios, cálculos basados ​​en la teoría funcional de la densidad, Se demostró que una nueva estructura de borde a escala atómica es estable para islas de grafeno cultivadas en superficies de cobalto. El átomo de carbono poco coordinado en la estructura del borde de Klein se estabiliza mediante la interacción con la superficie del cobalto. Esta es la primera demostración, combinando experimento y teoría, que la interacción de los átomos de carbono con un sustrato metálico estabiliza los átomos del borde de carbono poco coordinados. En modelos para el crecimiento de grafeno sobre sustratos metálicos, estos átomos poco coordinados en el borde de crecimiento juegan un papel especial. Estos resultados, que demuestran tal estabilidad, jugará un papel importante en el desarrollo posterior de estos modelos y ayudará a guiar las estrategias futuras para hacer crecer nanoestructuras de grafeno con control a escala atómica de la estructura del borde.

    Un método líder para producir nanoestructuras de grafeno con potencial para nuevos dispositivos electrónicos implica reacciones químicas y el crecimiento del grafeno de un átomo de espesor en superficies metálicas. Los átomos de carbono poco coordinados en el borde del crecimiento juegan un papel clave en los modelos líderes para el mecanismo de crecimiento. Este trabajo puede conducir a un mejor crecimiento y al necesario control de la estructura a escala atómica.

    • Capacidades de CFN:Centro de teoría y computación de CFN:Prezzi del Instituto de Nanociencia en Módena (Italia) y visitante de Columbia, en colaboración con Hybertsen de CFN, realizó simulaciones de mecánica cuántica de estructuras de borde competidoras, mostrando que las estructuras en zigzag y Klein con el átomo de carbono final sobre un hueco en la superficie del cobalto maximizan la interacción con la superficie, estabilizar los átomos de carbono poco coordinados en los bordes y explicar las observaciones experimentales.
    • El Flynn, Los grupos de Nuckolls y Heinz de la Universidad de Columbia cultivaron islas de grafeno en el cobalto (0001) y midieron las propiedades de estas islas utilizando microscopía de túnel de barrido. demostrando que las islas generalmente se exhibían rectas, Bordes bien orientados. Las imágenes de alta resolución revelan las diferencias de escala atómica entre bordes opuestos.



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