石墨烯纳米带的金属化

石墨烯纳米带的扫描电镜探针原理图

材料牛注：阿尔托大学的研究人员已经成功地研制了金属化的石墨烯纳米带，该石墨烯带仅有5个碳原子宽。并且在文章中，该研究小组阐明了石墨烯带的研制过程和电子结构的研究过程。结果表明，这些极窄的单原子丝带在未来的微处理器中可以作为金属连接线。可应用于微结构设备，石墨烯电路以及纳米带连接线路等方面，颇具前景。

研究人员认为石墨烯纳米带是用于未来电子学的理想连接材料：当线的尺寸降低至原子级别时，石墨烯有望比铜的导电系数和抗电迁移能力更为突出，此为典型的细金属线击穿机制。但是，很多资料都证明石墨烯纳米带是半导体材料。以Peter Liljeroth教授为首的从事原子物理和表面科学的研究团队通过实验表明，依照他们之前的理论计算，一些原子级精度的石墨烯纳米带宽度已经非常接近金属了。

该团队使用最先进的扫描隧道显微镜(STM)，在原子级的分辨率下探测材料的结构和性能。该研究论文的第一作者Amina Kimouche博士说：“通过运用该技术，我们测量了各个纳米带的性能，发现带宽超过5nm时即表现出了金属行为”。

石墨烯纳米带的研制基于表面的化学反应。负责合成前体分子的Pekka Joensuu博士说：“前体分子完全决定了丝带的宽度。也就是说，如果想得到一个原子宽的碳纳米带，那就只能选择一个不同的分子了。”

根据Ari Harju博士为首的量子多体物理组织的理论计算，该实验结果得以补充。理论预测，当带宽每增加一个原子宽度，那么每三个原子宽几乎就会金属化并只有一个非常小的带隙。负责计算工作Harju的博生-----Mikko Ervasti 说：“根据量子力学，通常情况下系统越小带隙越大。但石墨烯却不一样，这是由于石墨烯有着不同寻常的电学性质。

该实验结果为石墨烯在电子设备上的应用铺设了道路，这些超窄的纳米带有望替代铜作为连接材料。而且未来的研究将集中在具有金属和半导体纳米结构的全石墨烯设备。Liljeroth说：“虽然我们离实际应用还有很大距离，但从研究微结构设备，研制石墨烯电路与纳米带之间的连接来看，仅仅是这些概念就足以激动人心。”

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素材：黄语嫣   翻译：张洋   审核：孔祥彬