Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1 - Трансформация 1,2 ML молекул С60 в лист графена, покрывающий поверхность Ru(0001) после отжига при температуре 1200К в течение 5 мин. СТМ изображения. а) С60 на поверхности рутения. b) Образование графена после отжига. с) Изображение графена с большим разрешением. d) Увеличенное изображение рисунка Муавра, на котором четко видна структура в виде правильных шестиугольников-сот. Параметры СТМ: a) V=1,25 В, I=0,1 нА; b) V=1,2 В, I=0,08 нА; c) V=18 мВ, I=0,5 нА; d) V=18 мВ, I=0,5 нА.
Рисунок 2 - a) СТМ изображение фрагментов молекул C60, сформированных при разрушении 0,5 ML молекул С60 в результате отжига T=675-700 K. b) Типичное изображение островков графена, T=800 K. Параметры туннелирования: a) V= 1,25 В, I = 0,2 нА; b) V = 1,25 В, I = 0,1 нА.
Рисунок 3 - СТМ изображения квантовых точек. a) 0,08 ML C60/Ru после отжига при 725 К в течение 2 мин (на вставке увеличенное изображение). b)-d) Увеличенные изображения квантовых точек в форме треугольника (b,2,7 нм), параллелограмма (с, 2,7х4,2 нм), трапеции (2,7х4,8 нм). e)- f) Квантовые точки в виде шестиугольников (5 и 10 нм соответственно). g) Результаты сканирующей туннельной спектроскопии для b(I), c(II), d(III), e(IV), f(V), параметры для изображений a) и е) V=0,5 В, I=0,1 нА; на вставках а) и е)V=0,3 В, I=0,2 нА; для изображений b) и c) V=0,3 В, I=0,2 нА; для изображений d) и f) V=0,3 В, I=0,1 нА.
Рисунок 4 - Расположение С60 на кристаллической решетке Ru. Верхняя полусфера не показана, на последней картинке показан случай с вакансией - наиболее энергетически выгодный.
Рисунок 5 - Моделирование случая с вакансией. а) СТМ изображение при Т=600 К, b) СТМ изображение при Т=650 К, с) Розовым цветом показан первый ряд атомов рутения, синим - второй. Зеленая стрелка указывает на направление взора для рисунка d), на котором показаны длины С-С связей нижней полусферы молекулы С60. На рисунке d) верхняя полусфера не показана.
Рисунок 6 - Процесс трансформации углеродных кластеров.

Квантовые точки из фуллерена

Ключевые слова:  квантовая точка, рутений, фуллерен

Опубликовал(а):  Клюев Павел Геннадиевич

14 июля 2011

Интересный способ создания квантовых точек из молекул фуллерена предложили сингапурские ученые. Молекулы фуллерена С60, адсорбированные на поверхности переходных металлов, в результате проведения высокотемпературного отжига формируют квантовые точки. Результаты своей работы они опубликовали в журнале Nature Nanotechnology. По их словам, на момент публикации в литературе не встречалось сведений о проведении подобных экспериментов. В зависимости от условий фрагментации молекул фуллерена, на поверхности металла (в данной работе на рутении) могут сформироваться или листы графита, или графеновые квантовые точки - graphene quantum dots, GQD (Прим. ред. Такое название, возможно, связано с тем, что GQD формируются из молекул фуллерена, у которых стенки состоят из моноатомных слоев атомов углерода, как у графена, хотя, в принципе, с таким же успехом квантовые точки можно было назвать фуллереновыми).

На рис. 1 показана трансформация молекул С60 в лист графена на поверхности Ru(0001) после отжига при температуре 1200К в течение 5 мин. При концентрации фуллерена от 0,2 до 0,7 ML малость диффузионной длины между фрагментированными участками молекул способствует агрегации углеродных кластеров в беспорядочно расположенные "островки" графена (рис.2). (Прим. ред. В статье для обозначения полного монослоя используется аббревиатура 1 ML или просто ML. Если концентрация молекул фуллерена меньше, тогда указывают его дробную часть).

При достаточно большой длине диффузии (среднем расстоянии между молекулами C60 в 15±3нм) или такой скорости диффузии кластеров, что она ограничивает агрегацию фрагментированных молекул С60 в листы, происходит формирование квантовых точек. На рис.3 показано формирование GQD в процессе отжига в течение 1 мин при температуре 725 К и концентрации фуллерена 0,08 ML. Форма образовавшихся углеродных кластеров варьируется от почти правильного шестиугольника (рис.3f), правильной трапеции (рис.3d) и параллелограмма (рис.3с) до правильного треугольника (рис.3а,b). В этом разноообразии форм и размеров преобладающими являются самые маленькие квантовые точки в виде бесформенных шестиугольников, чем-то напоминающих шляпку гриба, размером всего в 0,9 нм (см.вставка рис.3а). Дальнейший отжиг при температуре 825 К приводит к исчезновению мелких образований и образованию более четких форм у крупных агломераций, 30±2% из которых представляют правильные шестиугольники (рис.3е).

Как же происходит формирование углеродных кластеров на поверхности рутения? В работе провели численное моделирование адсорбции молекулы С60 на поверхности пятислойного Ru(0001). На рис.4 показаны возможные варианты расположения молекулы С60 на поверхности рутения. Наиболее энергетически выгодной является адсорбция молекулы С60 на месте вакансии. В этой конфигурации наблюдается минимальная длина связи атомов углерода с ближайшими атомами рутения (розово-черные линии на рис.5с и красная кривая на рис.5d). При этом в молекуле С60 удлиняются определенные С-С связи (их длина обозначена красными и синими цифрами на рис.5d). Нижние полусферы молекул С60 в процесс отжига трансформируются в кластеры, а верхние полусферы переходят в газовую фазу и участия в образовании квантовых точек не принимают. Кристаллическая решетка полученных квантовых точек принадлежит к тригональной сингонии. На рис.6 показан процесс трансформации одного из таких кластеров. Предполагается, что GQD могут найти применение в логических элементах спинтроники.





Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Крупа
Крупа

Светодиодные технологии и оптоэлектроника: магистратура на стыке образования и индустрии
Открыт набор на первую в России индустриальную программу «Светодиодные технологии и оптоэлектроника» Университета ИТМО

Международная онлайн-дискуссия «Квант будущего»
Фонд Росконгресс, Госкорпорация «Росатом», Российский квантовый центр и научно-популярное издание N+1 завершают серию международных онлайн-дискуссий «Квант будущего», где лидеры индустрии и ведущие мировые ученые обсуждают, как квантовые технологии уже изменили наш мир, и с какими вызовами помогут справиться в будущем.
Заключительная дискуссия «Квантовая революция: профессии будущего и трансформация образования» состоится 8 июля в 17:00 по московскому времени.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Супергибридный материал для хранения водорода. Двумерная соль. Существование виртуальных мультиферроиков подтверждено. Чёрные бабочки. Служение науке и немного поэзии.

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2020
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 16, 17, 18 и 19 июня 2020 г.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2020 году
коллектив авторов
2 - 5 июня пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.