石墨烯納米帶的金屬化

石墨烯納米帶的掃描電鏡探針原理圖

材料牛注：阿爾托大學的研究人員已經成功地研制了金屬化的石墨烯納米帶，該石墨烯帶僅有5個碳原子寬。并且在文章中，該研究小組闡明了石墨烯帶的研制過程和電子結構的研究過程。結果表明，這些極窄的單原子絲帶在未來的微處理器中可以作為金屬連接線。可應用于微結構設備，石墨烯電路以及納米帶連接線路等方面，頗具前景。

研究人員認為石墨烯納米帶是用于未來電子學的理想連接材料：當線的尺寸降低至原子級別時，石墨烯有望比銅的導電系數和抗電遷移能力更為突出，此為典型的細金屬線擊穿機制。但是，很多資料都證明石墨烯納米帶是半導體材料。以Peter Liljeroth教授為首的從事原子物理和表面科學的研究團隊通過實驗表明，依照他們之前的理論計算，一些原子級精度的石墨烯納米帶寬度已經非常接近金屬了。

該團隊使用最先進的掃描隧道顯微鏡(STM)，在原子級的分辨率下探測材料的結構和性能。該研究論文的第一作者Amina Kimouche博士說：“通過運用該技術，我們測量了各個納米帶的性能，發現帶寬超過5nm時即表現出了金屬行為”。

石墨烯納米帶的研制基于表面的化學反應。負責合成前體分子的Pekka Joensuu博士說：“前體分子完全決定了絲帶的寬度。也就是說，如果想得到一個原子寬的碳納米帶，那就只能選擇一個不同的分子了。”

根據Ari Harju博士為首的量子多體物理組織的理論計算，該實驗結果得以補充。理論預測，當帶寬每增加一個原子寬度，那么每三個原子寬幾乎就會金屬化并只有一個非常小的帶隙。負責計算工作Harju的博生-----Mikko Ervasti 說：“根據量子力學，通常情況下系統越小帶隙越大。但石墨烯卻不一樣，這是由于石墨烯有著不同尋常的電學性質。

該實驗結果為石墨烯在電子設備上的應用鋪設了道路，這些超窄的納米帶有望替代銅作為連接材料。而且未來的研究將集中在具有金屬和半導體納米結構的全石墨烯設備。Liljeroth說：“雖然我們離實際應用還有很大距離，但從研究微結構設備，研制石墨烯電路與納米帶之間的連接來看，僅僅是這些概念就足以激動人心。”

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素材：黃語嫣 ? 翻譯：張洋 ? 審核：孔祥彬