Атомный кран приподнял графеновый слой
Физики продемонстрировали управление полярной ковалентной связью между атомом золота, размещенном на кончике зонда атомно-силового микроскопа, и атомом углерода на поверхности графена, прикладывая различную разность потенциалов между ними. Они показали, что при достаточно сильной связи зонд способен приподнимать и отпускать графеновый слой. Исследование опубликовано в Physical Review Letters.
Химические связи играют важную роль в формировании свойств молекул и кристаллов как целого. Управление параметрами химических связей поможет физикам и инженерам в создании новых материалов и устройств. И чем локальнее окажется управление, тем более миниатюрные устройства можно будет создавать. В предельном случае речь идет о возможности управления химической связью одиночных атомов.
Ученые уже несколько десятков лет идут по этому пути. Так, например, физики смогли управлять свойствами одиночной молекулы, поатомно меняя число ковалентных связей с помощью игры сканирующего туннельного микроскопа. Кроме того, исследователи смогли визуализировать молекулу пентацена, изучая силу его связи с зондом при приложенном электрическом поле.
В новой работе физики из Германии и Дании при участии Мадс Брандбиге (Mads Brandbyge) из Датского технического университета смогли пойти дальше и провели эксперимент, в котором управляли силой связи между одиночными атомами золота и углерода, прикладывая электрическое поле. Атом золота находился на вершине тонкой иглы атомно-силового микроскопа, которая подводилась к поверхности графена. Поле создавалось путем подачи напряжения разной величины и знака между поверхностью и зондом.
Графен создавался путем нагрева карбида кремния до 1300 градусов по Цельсию. В этом случае на одной из его граней формируется слой сверхрешетки, состоящей их графеновых доменов. Помимо чистого графена авторы исследовали также его интеркалированную атомами лития форму. В таком графене атомы лития проникают в пространство между графеном и подложкой.