신규 전자 상태가 나타나는 나노다공성 그래핀의 바닥-위로 조립

그래핀 시트에 나노 규모의 기공을 포함시키면 불투과성 반금속에서 반도체 나노체로 전환할 수 있습니다. 나노다공성 그래핀은 고성능 반도체 장치 채널에서 원자적으로 얇은 분자 체로의 응용까지 바람직하며, 그 성능은 원자 수준에서 공극의 주기성과 재현성에 크게 의존합니다. 상향식 리소그래피 접근법을 사용하여 그래핀에서 정밀한 나노공 형상(topology)을 달성하는 것은 원자 수준에서의 구조적 제어가 불량하여 어려운 것으로 입증되었습니다. 대안으로, 바닥-위 방식으로 합성된 그래핀 나노리본의 측면 융합을 통해 원자적으로 정밀한 나노미터 크기의 기공을 제작할 수 있습니다. 그러나 이 기법은 일반적으로 나노리본 형성 후에 추가적인 고온 교차 결합 단계를 요구하며, 이는 본질적으로 불량한 측면 결합을 초래해 기계적으로나 전자적으로 약하게 연결된 2D 재료를 생성합니다. 여기서 우리는 최초의 고분자 형성 후 싱글 경량 어닐링 단계를 통해 완전히 결합된 나노다공성 그래핀을 형성하는 새로운 하향식 접근법을 시연합니다. 우리는 그래핀 나노리본의 벌크 밴드 갭 내에 등장하는 인터페이스 국소 전자 상태가 혼합되어 분산된 2차원 저에너지 상태 밴드를 형성하는 것을 발견합니다. 이 저에너지 밴드는 구성된 단일 나노리본의 에지 상태 측면에서 합리화될 수 있음을 보여줍니다. 기공 주위에 이러한 2D 상태의 국소화는 전자적으로 민감한 분자 체를 요구하는 응용에 대해 이 재료를 특히 매력적으로 만듭니다.