그래 핀 나노 리본의 표면 합성은 양자 장치를 발전시킬 수 있습니다.

그래 핀 나노 리본의 표면 합성은 양자 장치를 발전시킬 수 있습니다.

과학자 국제 다기관 팀이 양자정보과학에 필요한 커스텀 설계의 카본나노구조 장벽을 제거하는 원자학적으로 정확한 방법을 이용하여 이산화티타늄 표면에 그래핀 나노리본을 합성하였습니다. 그래핀은 초경량이고 도전성이 매우 강력한 기계적 특성을 지닌 탄소 단원자 두께층으로 구성된다. 일반적으로 연구되고 있는 이 재료는, 전자, 광학, 수송의 특성이 매우 조정 가능하기 때문에, 전자와 정보과학을 변혁할 가능성을 내포하고 있습니다. 나노 리본을 만들면 그래핀은 나노크기의 디바이스에 응용할 수 있지만 그래핀 시트를 원자 폭이 좁은 띠로 자르는 최첨단 톱다운 합성법의 원자크기 정확도가 낮아 실용화가 늦어지고 있습니다. 연구자들은, 바텀 업 방식을 개발 했습니다. 그래핀 나노리본은, 에너지 성 오크리지 국립연구소에 있는 나노페이즈 재료 과학 센터(CNMS)에서 고안 되어 실현되었습니다. 이 절대 정밀도법은 그래핀의 세그먼트(segment)가 작아짐에 따라 그래핀 단분자층의 귀중한 특성을 유지하는데 도움이 되었습니다. 폭의 원자 차이가 한두 개만 있어도 반도체 리본을 금속 리본으로 바꿔 시스템의 특성을 극적으로 바꿀 수 있습니다. 팀의 결과는 사이언스지에서 설명되었습니다. CNMS의 Scanning Tunneling Microscopy 그룹인 ORNL의 Marek Kolmer, An-Ping Li, Wonhe Ko는 민간조사회사 Espeem의 연구자와 유럽의 몇몇 기관과 공동으로 프로젝트에 임했습니다. 그리고 터널현미경법 검사에서 ORNL의 유일한 전문지식은 전구물질 조작과 결과 검증 모두에서 팀의 성공에 필수적이었습니다. 이러한 현미경은 원자 스케일로 물질을 직접 이미지화하여 조작할 수 있게 합니다 라고 논문의 주 집필자인 포스트닥터 펠로우의 콜머씨는 말했습니다. 바늘의 끝은 매우 세밀하기 때문에, 기본적으로는 1 원자 분의 크기입니다. 현미경은 일렬씩 움직이며 항상 바늘과 표면의 상호작용을 측정하여 원자적으로 정확한 표면구조의 지도를 만듭니다." 지금까지의 그래핀 나노리본 실험에서는 금속기판 상에서 합성함으로써 나노리본의 전자적 성질이 필연적으로 억제되었습니다. 이들 리본의 전기적 특성을 설계대로 작동시키는 것이 전부입니다. 응용의 관점에서 금속기판을 사용하는 것은 특성을 스크리닝하기 때문에 유용하지 않습니다 라고 콜머 씨는 말했습니다. 이 분야에서는 큰 과제입니다. 어떻게 하면 분자의 네트워크를 효과적으로 분리해서 트랜지스터에 전송할 수 있을까요?, 현재의 디커플링 어프로치에서는 시스템을 초고진공 상태에서 제거하고 금속기판을 에칭하여 제거하는 다단계의 습식 화학 프로세스를 거치게 됩니다. 이 프로세스는 시스템 작성에 사용되는 신중하고 깨끗한 정밀도와 모순이 됩니다. 비금속 기판 상에서 기능하는 프로세스를 찾기 위해 콜머 씨는 금속에 사용되는 전략을 모방해 산화물 표면의 실험을 시작했습니다. 그리고 그는 플루 오로 알레인 화학을 전문으로 하는 유럽의 화학자 그룹에 눈을 돌려 루틸이산화티타늄 표면에 직접 합성할 수 있는 화학 전구체의 설계에 착수했습니다. CNMS 팀을 이끈 논문의 상급 집필자인 Li 씨는 표면 합성을 통해 매우 고정밀 재료를 만들 수 있었고, 그러면서 분자 전구체로 시작했다고 말했습니다. 특정의 성질을 얻기 위해서 필요한 반응은 기본적으로 전구체에 프로그램 되고 있습니다. 반응이 일어나는 온도를 알고 있고, 온도를 조절함으로써 반응 순서를 제어할 수 있습니다. 또한 표면 합성의 또 하나의 이점은, 전구 물질로서 사용할 수 있는 후보 물질이 풍부하게 있는 것으로, 높은 레벨의 프로그램성이 가능 합니다 라고 Li씨는 덧붙였다. 시스템을 분리하기 위해 화학물질을 정확하게 적용하는 것은 개방셸 구조를 유지하는 데 도움이 되었고 연구자는 원자 수준에서 독자적인 양자 특성을 갖는 분자를 구축하고 연구할 수 있었습니다. 이러한 그래핀 리본의 선단에, 양자 스핀 상태라고도 불리는 자기 상태가 결합하고 있는 것은 특히 보답 받은 것입니다 라고 Li씨는 말했습니다.