Физика и химия атомно-гладких краев графена

Аннотация

Реальный графен имеет конечные латеральные размеры, поэтому его свойства зависят от формы
и химического состояния краев. Вблизи зигзагообразных краев графена стабилизируется специфическая
π-электронная зона c острым максимумом плотности состояний на уровне Ферми, совпадающем по энергии с точкой Дирака (так называемая топологическая нулевая мода). Электроны этой зоны обладают особыми квантово-механическими свойствами, потенциально способными инициировать нетривиальные физические явления (магнитное упорядочение, сверхпроводимость, высокотемпературная дробно-квантованная проводимость, спин-зависимый транспорт и др.). На седлообразных краях графена подобная зона не существует, однако графеновые наноленты с такими краями являются полупроводниками, величина энергетической щели которых изменяется обратно пропорционально ширине ленты. Химическая функционализация краев графена может радикально изменить его свойства. В частности, при определенной химической модификации креслоообразных краев графена около них также стабилизируется краевая π-электронная зона с нетривиальными квантовыми свойствами.
В статье представлен краткий обзор собственных и литературных данных по физике и химии краев графена, в том числе о способах придания им атомно-гладких форм и химической функционализации, а также о методах характеризации краев. Сделан вывод о перспективности производных графена с атомно-гладкими и химически функционализированными краями в качестве материалов для новой техники и технологий.