Переход карбина в полуметалл
• Ученые из МФТИ предсказали переход карбина из полупроводника в полуметалл при длине цепочек около 42 атомов. • Карбин — форма углерода с атомами в цепочке толщиной один атом, в полиине чередуются одинарные и тройные связи. • Электроны могут переходить между цепочками, что меняет энергетическую картину.
Трехмерная модель и расчеты
• Исследователи построили трехмерную модель сильной связи для расчета энергетического спектра электронов. • Модель учитывает вероятности электронных прыжков внутри и между цепочками. • Переход в полуметалл получен для упаковки AA, где соседние цепочки расположены без продольного сдвига.
Экспериментальные данные
• Для проверки модели использовали спектры свечения карбина с длиной цепочек 8–24 атома. • Измерения проводили при температуре 4 К с лазерным возбуждением на длине волны 390 нм. • Пики свечения смещались к меньшим энергиям и затухали медленнее при удлинении цепочек.
Оптические резонансы и ограничения
• Оптические резонансы связаны с гиперболическими экситонами. • Измеренные энергии оказались выше расчетной кривой из-за ограничений движения у золотых наночастиц и изломов цепей.
Дальнейшие исследования
• Цель — научиться менять электронные и оптические свойства углеродных структур, подбирая длину и расположение цепочек. • Планируется изготовить вандерваальсовы кристаллы карбина с более длинными прямыми цепочками и использовать сканирующий туннельный микроскоп для уменьшения числа изломов.