Углеродная пентагептитовая нанолента CPHN1, синтезированная на поверхности, проводит ток как металл

Исследовательская группа сообщила о синтезе на поверхности планарных углеродных пентагептитовых нанолент (CPHN) в статье на nature.com. По данным Yahoo Nachrichten DE, работа выполнена в Университете науки и технологий Китая, группу возглавляют профессора Бин Ван (Bing Wang) и Цитан Фань (Qitang Fan). Одна из двух разновидностей лент, CPHN1, является собственным металлом и демонстрирует почти баллистическую проводимость, приближающуюся к одному кванту проводимости nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗.

Металлические углеродные наноленты ищут как атомарно определённые одномерные проводники для будущих углеродных электродов и межсоединений. Металлические графеновые наноленты уже получали зонной инженерией, в частности через сверхрешётки нулевых мод. Атомарно точные металлические наноленты из полностью небензоидного углерода, такие как теоретически предсказанные металлические пентагептиты, оставались неисследованными nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗. Теоретическая работа 1996 года предсказывала чисто углеродный планарный ковалентный металл.

Иерархический синтез на поверхности

Авторы использовали иерархический подход. Предварительно синтезированные цепи полициклооктадиена превращали в хорошо упорядоченные цепи полипенталена, которые затем сшивали латерально в ленты nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗. По данным пересказа издания, процесс включал несколько этапов нагрева на серебряной поверхности: исходно планировавшиеся молекулы со связанными пятиугольниками были слишком реакционноспособны для построения длинных цепей.

Два типа узких пентагептитовых нанолент имеют схожую базовую структуру: центральная цепь из семиугольников, по бокам которой с противоположных краёв расположены цепи полипенталена. В CPHN1 они ориентированы одинаково, в CPHN2 — по-разному nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗.

Металлический и полупроводниковый варианты

CPHN1 — собственный металл, тогда как CPHN2 — узкозонный полупроводник. Лента CPHN1 показывает почти баллистическую проводимость, приближающуюся к одному кванту проводимости и сопоставимую с металлическими углеродными нанотрубками nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗. Пересказ издания добавляет, что ширина ленты составляет 0,9 нанометра, а её проводимость почти не менялась на отрезке в четыре нанометра.

Авторы называют CPHN1 перспективным планарным углеродным металлом и допускают, что это возможный путь к углеродным квантовым проводам. Они отмечают, что для интеграции в устройства потребуется дальнейшая оптимизация синтеза nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗. Такие ленты в принципе могли бы позволить собирать «снизу вверх» полностью углеродную электронику, совместимую с полупроводниковыми графеновыми нанолентами и наноградженами.

Исходные экспериментальные данные, включая СТМ- и АСМ-изображения и спектры, а также численные данные расчётов, открыто доступны через Zenodo. Код для расчётов в приближении сильной связи и анализа LDOS авторы предоставляют по запросу.