De unieke 2D-structuur van grafeen betekent dat elektronen er anders doorheen reizen dan in de meeste andere materialen. Een gevolg van dit unieke transport is dat het aanleggen van een spanning de elektronen niet stopt zoals bij de meeste andere materialen. Dit is een probleem, omdat om bruikbare toepassingen te maken van grafeen en zijn unieke elektronen, zoals kwantumcomputers, het is nodig om grafeenelektronen te kunnen stoppen en controleren.

Een interdisciplinair team van wetenschappers van de Universidad Autonoma de Madrid (Spanje), Université Grenoble Alpes (Frankrijk), International Iberian Nanotechnology Laboratory (Portugal) en Aalto University hebben dit al lang bestaande probleem opgelost. Het team omvatte experimentele onderzoekers Eva Cortés del Río, Pierre Mallet, Héctor González‐Herrero, José María Gómez‐Rodriguez, Jean‐Yves Veuillen en Iván Brihuega en theoretici waaronder Joaquín Fernández-Rossier en Jose Lado, universitair docent bij de afdeling Technische Natuurkunde van Aalto.

Het experimentele team gebruikte atomaire stenen om muren te bouwen die de grafeenelektronen konden tegenhouden. Dit werd bereikt door atomaire muren te creëren die de elektronen opsloten, wat leidt tot structuren waarvan het spectrum vervolgens werd vergeleken met theoretische voorspellingen, aan te tonen dat elektronen waren opgesloten. Vooral, het werd verkregen dat de gemanipuleerde structuren aanleiding gaven tot bijna perfecte opsluiting van elektronen, zoals blijkt uit de opkomst van scherpe kwantumbronresonanties met een opmerkelijk lange levensduur.

Het werk, deze week gepubliceerd in Geavanceerde materialen , toont aan dat ondoordringbare wanden voor grafeenelektronen kunnen worden gecreëerd door collectieve manipulatie van een groot aantal waterstofatomen. In de experimenten, een scanning tunneling microscoop werd gebruikt om kunstmatige wanden te construeren met sub-nanometrische precisie. Dit leidde tot grafeen-nanostructuren met willekeurig complexe vormen, met afmetingen variërend van twee nanometer tot één micron.

belangrijk, de methode is niet-destructief, waardoor onderzoekers de nanostructuren naar believen kunnen wissen en herbouwen, biedt een ongekende mate van controle om kunstmatige grafeenapparaten te maken. De experimenten tonen aan dat de gemanipuleerde nanostructuren in staat zijn om de grafeenelektronen perfect op te sluiten in deze kunstmatig ontworpen structuren, het overwinnen van de kritieke uitdaging die door Klein-tunneling wordt opgelegd. uiteindelijk, dit opent vele spannende nieuwe mogelijkheden, omdat de nanostructuren grafeen-kwantumstippen realiseren die selectief kunnen worden gekoppeld, mogelijkheden openen voor kunstmatig ontworpen kwantummaterie.