Des molécules de monoxyde de carbone positionnées avec précision (noir) guident les électrons (jaune-orange) dans un motif en nid d'abeille presque parfait appelé graphène moléculaire. Les électrons de cette structure ont des propriétés similaires au graphène; par exemple, contrairement aux électrons ordinaires, ils n'ont pas de masse et voyagent comme s'ils se déplaçaient à la vitesse de la lumière dans le vide. Pour réaliser cette structure, des scientifiques de Stanford et du SLAC National Accelerator Laboratory ont utilisé un microscope à effet tunnel pour déplacer des molécules individuelles de monoxyde de carbone dans un motif hexagonal sur une surface de cuivre parfaitement lisse. Le monoxyde de carbone repousse les électrons libres à la surface du cuivre, en les forçant à former un motif en nid d'abeille semblable au graphène. Crédit :Manoharan Lab, Stanford/SLAC
Des chercheurs de l'Université de Stanford et du SLAC National Accelerator Laboratory ont créé le tout premier système d'"électrons de conception" - des variantes exotiques d'électrons ordinaires avec des propriétés accordables qui peuvent finalement conduire à de nouveaux types de matériaux et de dispositifs.
"Le comportement des électrons dans les matériaux est au cœur de pratiquement toutes les technologies d'aujourd'hui, " dit Hari Manoharan, professeur agrégé de physique à Stanford et membre du Stanford Institute for Materials and Energy Sciences du SLAC, qui a dirigé la recherche. "Nous sommes maintenant en mesure d'ajuster les propriétés fondamentales des électrons afin qu'ils se comportent d'une manière rarement vue dans les matériaux ordinaires."
Sur la photo, une version du graphène moléculaire dans laquelle les électrons sont réglés pour réagir comme s'ils connaissaient un champ magnétique très élevé (zones rouges) lorsqu'aucun n'est présent. Des scientifiques de Stanford et du SLAC National Accelerator Laboratory ont calculé les positions où les atomes de carbone du graphène devraient se trouver pour faire croire à ses électrons qu'ils étaient exposés à un champ magnétique de 60 Tesla, plus de 30 pour cent plus élevé que le champ magnétique continu le plus puissant jamais atteint sur Terre (un champ magnétique de 1 Tesla équivaut à environ 20, 000 fois plus fort que celui de la Terre). Les chercheurs ont ensuite utilisé un microscope à effet tunnel pour placer des molécules de monoxyde de carbone (cercles noirs) précisément à ces positions. Les électrons ont répondu en se comportant exactement comme prévu, comme s'ils étaient exposés à un champ réel. Crédit :Manoharan Lab, Stanford/SLAC
Leurs premiers exemples, rapporté aujourd'hui dans La nature , ont été fabriqués à la main, des structures en nid d'abeilles inspirées du graphène, une forme pure de carbone qui a été largement saluée pour son potentiel dans l'électronique future. Initialement, les électrons de cette structure avaient des propriétés similaires au graphène; par exemple, contrairement aux électrons ordinaires, ils n'avaient pas de masse et se déplaçaient comme s'ils se déplaçaient à la vitesse de la lumière dans le vide. Mais les chercheurs ont ensuite pu régler ces électrons d'une manière difficile à faire dans le vrai graphène.
