Из молекул-пропеллеров собрали редкую квантовую решётку
Учёные собрали молекулы на основе триптицена в редкую двумерную решётку и обнаружили на её краях квантовые состояния
Решётка сочетает черты пчелиных сот, по образцу которых устроен графен, и узора кагоме — традиционного японского плетения корзин. Такая «двухатомная решётка кагоме» интересует физиков из-за необычных электронных свойств, но в реальном материале её получали редко. Работу опубликовал журнал Nano Letters, в международную команду вошли исследователи японского Национального института материаловедения (NIMS), нескольких японских университетов и Кильского университета в Германии.
Для сборки использовали производные триптицена — молекулы, чьи три плоскости образуют форму пропеллера. Эти плоскости контактируют с соседними структурами, усиливая электронные взаимодействия в собранном материале. Обычно органические молекулы слабо взаимодействуют друг с другом, поэтому получить из них квантовые материалы непросто.
С помощью сканирующего туннельного микроскопа учёные выявили электронные состояния, сосредоточенные на границе структуры. Теоретический анализ показал, что это топологические краевые состояния — они возникают из математической структуры электронных свойств материала и располагаются на краях, а не внутри. Это свидетельствует, что органическая сборка ведёт себя как топологический квантовый материал, а такие материалы до сих пор получали в основном из неорганических веществ.
Работа предлагает новый подход к созданию квантовых материалов: вместо неорганических соединений можно изучать, как геометрия молекул и сильные связи между ними порождают нужные квантовые свойства. Авторы видят в перспективе экономичную и быструю электронику, сверхбыстрые оптические переключатели и передачу энергии без потерь при комнатной температуре. В будущих работах можно проверить, способны ли похожие структуры переходить из полупроводникового состояния в сверхпроводящее. Ничего из этого в эксперименте пока не показано.
Ранее по теме: Физики создали новое квантовое состояние — дробное море Ферми
Источник: Interesting Engineering
