边缘表现出独特的电子特性,具体取决于其翻译矢量(n,m)所描述的边缘配置。12,13近年来,已经合成了一系列具有各种宽度和边缘拓扑结构的GNR,用于基础研究和随后的设备集成。自上而下的方法,包括石墨烯9、14的光刻图案以及碳纳米管的解压缩,15种通常提供缺陷和不确定的边缘结构。与自上而下的方法相比,GNR的自下而上的合成,采用了基于溶液的16和表面辅助方案,17似乎是实现具有统一宽度和定义边缘结构的GNR的强大工具。但是,从溶液中自下而上合成的GNR的沉积是具有挑战性的,并且通常会导致无定形膜。8,16,18地下合成是为设备应用制造高质量GNR组件的一种有前途的方法,尽管仍然需要这些GNR从金属底物转移。通过设计合理的分子单体并利用金属表面的催化性,具有定义结构的GNR可以在大面积上生长。7,8,17迄今为止,大多数原子上精确的GNR已在特定的金属表面上合成,例如Au,17 Ag,19和Cu 20在Ultrahigh真空(UHV)中。然而,UHV合成取决于精致且昂贵的设备,这限制了高质量的GNR的大规模生产。
摘要:具有原子级精确宽度和边缘结构的石墨烯纳米带 (GNR) 具有半导体特性和高载流子迁移率,是一类很有前途的光电子纳米材料。了解 GNR 中载流子产生的基本静态光学特性和超快动力学对于光电应用至关重要。结合太赫兹光谱和理论计算,我们报告了液相分散 GNR 中强激子效应,结合能高达 ∼ 700 meV,宽度为 1.7 nm,光学带隙为 ∼ 1.6 eV,说明了光生电子和空穴之间固有的强库仑相互作用。通过跟踪激子动力学,我们发现 GNR 中激子的超快形成具有超过 100 ps 的长寿命。我们的研究结果不仅揭示了 GNR 中激子的基本方面(强结合能和超快激子形成等),而且还突出了 GNR 在光电器件中的良好性能。关键词:石墨烯纳米带、激子、激子形成、激子结合能、太赫兹光谱 ■ 简介
摘要:将低能状态的集成到自下而上的石墨烯纳米纤维(GNRS)中是一种强大的策略,用于实现具有量身定制的纳米电子带量身定制的电子带结构的材料。低能零模型(ZMS)可以通过在石墨烯的两个sublattices之间产生不平衡来引入纳米仪(NGS)。这一现象是由[n]三角形(n∈)的家族举例说明的。在这里,我们证明了[3]三角形 - gnrs的合成,这是一种由五元环连接的[3]三角形链的grigular一维链(1D)链。在相邻[3]三角形上的ZM之间的杂交导致狭窄的带隙,E e g,exp〜0.7 eV的出现,以及使用扫描隧道谱图对实验验证的拓扑结束状态。紧密结合和第一原理密度功能理论计算局部密度近似值证实了我们的实验观察结果。我们的合成设计利用了单体构建块的选择性在表面上的从头到尾耦合,从而实现了[3]三角形 - gnrs的区域选择性合成。详细的从头算理论提供了对地面自由基聚合机制的见解,揭示了Au-C键形成/断裂在推动选择性中的关键作用。■简介
新的光学特性在光热疗法、比色传感、生物成像和光电子学中具有潜在的应用。[1–8] 在过去二十年中,随着 GNR 合成方法的不断改进,[9,10] 人们开发出了许多用于排列和组装 GNR 的技术,从而获得了新的光学特性。[11] GNR 具有纵向和横向表面等离子体共振 (LSPR 和 TSPR),当光的电场分别沿长度和直径方向取向时,会激发这些共振。LSPR 比 TSPR 更强烈,LSPR 的波长取决于纳米棒的长宽比,从而可以调谐到近红外光谱。 GNR 的取向可以选择性地激发 LSPR 或 TSPR,目前已通过拉伸聚合物薄膜[12–14] 静电纺丝聚合物纤维[15,16] 控制蒸发介导沉积[17,18] 模板沉积[19–23] 皱纹辅助组装[24] 机械刷[25] 和液晶分散[26–31] 等方法实现。尽管其中一些取向技术可以提供高度有序性,但利用施加的磁场或电场对分散在液体中的 GNR 进行动态取向的能力因其速度和可逆性而颇具吸引力。利用电场对 GNR 进行取向,
石墨烯纳米纤维(GNR)由于通过边缘结构和色带宽度的变化来精确调整电子性能的潜力,因此在纳米电子学上引起了显着关注。然而,GNR与高度渴望的锯齿形边缘(ZGNR)的合成,对旋转和量子信息技术至关重要,仍然具有挑战性。在这项研究中,提出了用于合成一类称为边缘延伸ZGNRS的新型GNR类的设计主题。此基序可以定期沿曲折边缘的边缘扩展进行控制。与融合到功能区轴交替侧面的双斜烯单元的特定GNR实例(3- Zigzag行宽的ZGNR)的合成。 所得的边缘延伸的3-ZGNR使用扫描探针技术以其化学结构和电子性能进行了全面的特征,并取决于密度功能理论计算。 此处展示的设计主题为综合各种边缘扩展的ZGNR范围开辟了新的可能性,扩大了GNR的结构景观,并促进了其结构依赖性电子特性的探索。与融合到功能区轴交替侧面的双斜烯单元的特定GNR实例(3- Zigzag行宽的ZGNR)的合成。所得的边缘延伸的3-ZGNR使用扫描探针技术以其化学结构和电子性能进行了全面的特征,并取决于密度功能理论计算。此处展示的设计主题为综合各种边缘扩展的ZGNR范围开辟了新的可能性,扩大了GNR的结构景观,并促进了其结构依赖性电子特性的探索。
碳基纳米结构可以根据其精确的键合结构显示出异常多样的特性。这包括石墨烯纳米带 (GNR),1-3 其中石墨烯晶格被限制为狭窄的一维条纹。具有扶手椅取向边缘的 GNR 显示出半导体带结构。相比之下,锯齿形甚至手性 GNR 是准金属的,并且会形成自旋极化边缘态,2-5 除非它们非常窄。在这种情况下,两侧的边缘态相互杂化,这会猝灭自旋极化并赋予带常规的半导体带结构。6,7 对于具有 (3,1) 手性矢量的带,维持准金属行为所需的最小宽度包括从一侧到另一侧的六条碳锯齿线。6 这一理论预测最近已通过合成和光谱表征 Au(111) 上不同宽度的 (3,1) 手性 GNR 得到实验证实。 8 然而,这些纳米带,就像纯锯齿状边缘的 GNR 9 或具有与周期性锯齿状边缘段相关的低能态的其他 GNR 10–12 一样,迄今为止仅在 Au(111) 上合成和表征。为了研究具有较低功函数的不同基底对纳米带电子特性的影响,我们在弯曲的 Ag 晶体 13 上合成了六条锯齿状线宽的 (3,1) 手性 GNR((3,1,6)-chGNR,图 1a),该晶体相对于中心 (111) 表面取向向两侧跨越高达 ±15 度的邻位角(图 1b)。整个晶体的合成都是成功的,但样品每一侧的不同类型的台阶对纳米带的优选方位角排列有不同的影响。这为我们提供了一个理想的样品,可通过角分辨光电子发射 (ARPES) 研究沿纳米带纵轴和垂直于纳米带纵轴的能带色散。我们使用的反应物是 2',6'-二溴-9,9':10',9”-四蒽 (DBTA,图 1a),合成方法见补充信息。8 它经过
石墨烯纳米带 (GNR) 因其可通过改变边缘结构和带宽来精确调整电子特性的潜力而在纳米电子学中引起了广泛关注。然而,合成具有备受追捧的锯齿状边缘 (ZGNR) 的 GNR 仍然具有挑战性,这对于自旋电子学和量子信息技术至关重要。在这项研究中,提出了一种用于合成一种新型 GNR(称为边缘扩展 ZGNR)的设计图案。该图案能够以规则间隔沿锯齿状边缘受控地合并边缘扩展。成功演示了一种特定 GNR 实例(3 行锯齿状宽度的 ZGNR)的合成,其中双桑烯单元融合到带轴交替两侧的锯齿状边缘。使用扫描探针技术以及密度泛函理论计算,全面表征了所得边缘扩展 3-ZGNR 的化学结构和电子特性。这里展示的设计主题为合成多种边缘扩展的 ZGNR、扩展 GNR 的结构景观以及促进对其结构相关的电子特性的探索开辟了新的可能性。
摘要:将低能状态的集成到自下而上的石墨烯纳米纤维(GNRS)中是一种强大的策略,用于实现具有量身定制的纳米电子带量身定制的电子带结构的材料。低能零模型(ZMS)可以通过在石墨烯的两个sublattices之间产生不平衡来引入纳米仪(NGS)。这一现象是由[n]三角形(n∈)的家族举例说明的。在这里,我们证明了[3]三角形 - gnrs的合成,这是一种由五元环连接的[3]三角形链的grigular一维链(1D)链。在相邻[3]三角形上的ZM之间的杂交导致狭窄的带隙,E e g,exp〜0.7 eV的出现,以及使用扫描隧道谱图对实验验证的拓扑结束状态。紧密结合和第一原理密度功能理论计算局部密度近似值证实了我们的实验观察结果。我们的合成设计利用了单体构建块的选择性在表面上的从头到尾耦合,从而实现了[3]三角形 - gnrs的区域选择性合成。详细的从头算理论提供了对地面自由基聚合机制的见解,揭示了Au-C键形成/断裂在推动选择性中的关键作用。■简介
摘要:低维碳纳米结构的化学处理对于它们在未来的设备中的整合至关重要。在这里,我们通过结合N型分子石墨烯纳米丝带(GNR)的多步溶液合成与质量选择的超高真空电喷雾控制的离子光束在表面上通过扫描型触发显微镜在表面上和实际空间上的质量上的超高真空束沉积相结合,在原子上精确的工程中应用了一种新方法。我们演示了该方法如何仅在平面Ag(111)表面上的2.9 nm长度的GNR中仅产生可控数量的单个单个单一的GNR。这种方法可以通过采用地下合成协议并利用基板的反应性来进一步处理。在多次化学转化后,GNR提供了反应性的构建块,形成了延长的金属和有机坐标聚合物。