Utilizando la teoría funcional de la densidad y los datos de medición de la fotoemisión resuelta por espín, el equipo investigó el origen de las bandas repetitivas de Au(111) y las resolvió como resonancias superficiales profundas. Estas resonancias conducen a una superficie de Fermi similar a una cebolla de Au (111). Crédito:HZB
El grafeno consiste en átomos de carbono que se entrecruzan en un plano para formar una estructura plana de panal. Además de una estabilidad mecánica sorprendentemente alta, el material tiene interesantes propiedades electrónicas. Los electrones se comportan como partículas sin masa, lo que puede demostrarse claramente en experimentos espectrométricos. Las mediciones revelan una dependencia lineal de la energía en el momento, a saber, los llamados conos de Dirac, dos líneas que se cruzan sin una banda prohibida, una diferencia de energía entre los electrones en la banda de conducción y los de las bandas de valencia.
Variantes en la arquitectura del grafeno
Las variantes artificiales de la arquitectura del grafeno son un tema candente en la investigación de materiales en este momento. En lugar de átomos de carbono, se han colocado puntos cuánticos de silicio, se han atrapado átomos ultrafríos en la red de panal con potentes campos láser, o se han empujado moléculas de monóxido de carbono en una superficie de cobre pieza por pieza con un microscopio de efecto túnel de barrido, donde podrían impartir las propiedades características del grafeno a los electrones del cobre.
¿Grafeno artificial con buckyballs?
Un estudio reciente sugirió que es infinitamente más fácil hacer grafeno artificial usando C60 moléculas llamadas buckyballs. Solo se necesita depositar una capa uniforme de estos sobre el oro para que los electrones de oro adquieran las propiedades especiales del grafeno. Las mediciones de los espectros de fotoemisión parecían mostrar una especie de cono de Dirac.
Análisis de estructuras de bandas en BESSY II
"Eso sería realmente sorprendente", dice el Dr. Andrei Varykhalov, de HZB, que dirige un grupo de microscopía de efecto túnel y fotoemisión. "Porque el C60 es absolutamente no polar, era difícil para nosotros imaginar cómo tales moléculas ejercerían una fuerte influencia sobre los electrones en el oro". Así que Varykhalov y su equipo lanzaron una serie de mediciones para probar esta hipótesis.
En análisis complicados y detallados, el equipo de Berlín pudo estudiar C60 capas de oro en un rango de energía mucho mayor y para diferentes parámetros de medición. Usaron espectroscopía ARPES de resolución angular en BESSY II, que permite mediciones particularmente precisas, y también analizaron el espín de electrones para algunas mediciones.
Datos de medición de BESSY II antes y después de la deposición de C60 Las moléculas demuestran la replicación de la estructura de la banda y la aparición de cruces de bandas en forma de cono. En el centro se superpone una microscopía electrónica de barrido de las bolas de bucky sobre oro. Crédito:HZB
Comportamiento normal
"Vemos una relación parabólica entre el impulso y la energía en nuestros datos medidos, por lo que es un comportamiento muy normal. Estas señales provienen de los electrones en lo profundo del sustrato (oro o cobre) y no de la capa, que podría verse afectada por las bolas de Bucky, " explica el Dr. Maxim Krivenkov, autor principal del estudio. El equipo también pudo explicar las curvas de medición lineal del estudio anterior. "Estas curvas de medición simplemente imitan los conos de Dirac; son un artefacto, por así decirlo, de una desviación de los fotoelectrones cuando salen del oro y pasan a través del C60 capa", explica Varykhalov. Por lo tanto, la capa de buckyball sobre oro no puede considerarse un grafeno artificial.
La investigación fue publicada en Nanoscale . Grafeno camino a la superconductividad
