Door middel van hoge resolutie scanning tunneling microscopie metingen en eerste principes op Density Functional Theory gebaseerde berekeningen, een nieuwe randstructuur op atomaire schaal bleek stabiel te zijn voor grafeeneilanden die op kobaltoppervlakken werden gekweekt. Het laaggecoördineerde koolstofatoom aan de Klein-randstructuur wordt gestabiliseerd door interactie met het kobaltoppervlak. Dit is de eerste demonstratie, experiment en theorie combineren, dat de interactie van de koolstofatomen met een metalen substraat de laag gecoördineerde koolstofrandatomen stabiliseert. In modellen voor de groei van grafeen op metalen substraten, zulke lage gecoördineerde atomen aan de groeiende rand spelen een speciale rol. deze resultaten, die een dergelijke stabiliteit aantonen, zal een belangrijke rol spelen bij de verdere ontwikkeling van deze modellen en zal helpen bij het begeleiden van toekomstige strategieën om grafeen-nanostructuren te laten groeien met controle op atomaire schaal van de randstructuur.

Een toonaangevende methode om grafeen-nanostructuren te produceren met potentieel voor nieuwe elektronische apparaten, omvat chemische reacties en groei van het één-atoom dikke grafeen op metalen oppervlakken. Laaggecoördineerde koolstofatomen aan de groeirand spelen een sleutelrol in leidende modellen voor het groeimechanisme. Dit werk kan leiden tot verbeterde groei en de benodigde controle op atomaire schaal van de structuur.

• CFN-mogelijkheden:CFN-theorie en rekenfaciliteit:Prezzi van het Nanoscience Institute in Modena (Italië) en bezoeker van Columbia, in samenwerking met Hybertsen van de CFN, voerde kwantummechanische simulaties uit van concurrerende randstructuren, waaruit blijkt dat de zigzag- en Klein-structuren met het uiteindelijke koolstofatoom boven een holte in het kobaltoppervlak de interactie met het oppervlak maximaliseren, het stabiliseren van de lage gecoördineerde koolstofatomen aan de randen en het verklaren van experimentele waarnemingen.
• De Flynn, Nuckolls en Heinz-groepen aan de Columbia University kweekten grafeeneilanden op het kobalt (0001) en maten de eigenschappen van deze eilanden met behulp van scanning tunneling microscopie, waaruit blijkt dat de eilanden over het algemeen rechte, goed georiënteerde randen. Afbeeldingen met een hoge resolutie onthullen de atomaire schaalverschillen tussen tegenover elkaar liggende randen.