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On-Surface Synthesis of Edge-Extended Zigzag Graphene Nanoribbons
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2023-10-05 , DOI: 10.1002/adma.202306311
Amogh Kinikar 1 , Xiushang Xu 2, 3 , Marco Di Giovannantonio 1 , Oliver Gröning 1 , Kristjan Eimre 1 , Carlo A Pignedoli 1 , Klaus Müllen 3, 4 , Akimitsu Narita 2, 3 , Pascal Ruffieux 1 , Roman Fasel 1, 5
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2023-10-05 , DOI: 10.1002/adma.202306311
Amogh Kinikar 1 , Xiushang Xu 2, 3 , Marco Di Giovannantonio 1 , Oliver Gröning 1 , Kristjan Eimre 1 , Carlo A Pignedoli 1 , Klaus Müllen 3, 4 , Akimitsu Narita 2, 3 , Pascal Ruffieux 1 , Roman Fasel 1, 5
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Graphene nanoribbons (GNRs) have gained significant attention in nanoelectronics due to their potential for precise tuning of electronic properties through variations in edge structure and ribbon width. However, the synthesis of GNRs with highly sought-after zigzag edges (ZGNRs), critical for spintronics and quantum information technologies, remains challenging. In this study, a design motif for synthesizing a novel class of GNRs termed edge-extended ZGNRs is presented. This motif enables the controlled incorporation of edge extensions along the zigzag edges at regular intervals. The synthesis of a specific GNR instance—a 3-zigzag-rows-wide ZGNR—with bisanthene units fused to the zigzag edges on alternating sides of the ribbon axis is successfully demonstrated. The resulting edge-extended 3-ZGNR is comprehensively characterized for its chemical structure and electronic properties using scanning probe techniques, complemented by density functional theory calculations. The design motif showcased here opens up new possibilities for synthesizing a diverse range of edge-extended ZGNRs, expanding the structural landscape of GNRs and facilitating the exploration of their structure-dependent electronic properties.
中文翻译:
边缘延伸之字形石墨烯纳米带的表面合成
石墨烯纳米带(GNR)因其通过边缘结构和带宽度的变化来精确调节电子特性的潜力而在纳米电子学领域获得了极大的关注。然而,合成具有备受追捧的锯齿形边缘(ZGNR)的 GNR(对于自旋电子学和量子信息技术至关重要)仍然具有挑战性。在这项研究中,提出了一种合成一类新型 GNR(称为边缘扩展 ZGNR)的设计主题。该图案能够以规则的间隔沿着锯齿形边缘控制边缘延伸的合并。成功演示了特定 GNR 实例(3 字形行宽的 ZGNR)的合成,其中双蒽单元融合到带轴交替两侧的锯齿形边缘。使用扫描探针技术,并辅以密度泛函理论计算,对所得边缘延伸的 3-ZGNR 的化学结构和电子特性进行了全面表征。这里展示的设计主题为合成各种边缘扩展的 ZGNR 开辟了新的可能性,扩大了 GNR 的结构景观并促进了对其结构依赖的电子特性的探索。
更新日期:2023-10-05
中文翻译:

边缘延伸之字形石墨烯纳米带的表面合成
石墨烯纳米带(GNR)因其通过边缘结构和带宽度的变化来精确调节电子特性的潜力而在纳米电子学领域获得了极大的关注。然而,合成具有备受追捧的锯齿形边缘(ZGNR)的 GNR(对于自旋电子学和量子信息技术至关重要)仍然具有挑战性。在这项研究中,提出了一种合成一类新型 GNR(称为边缘扩展 ZGNR)的设计主题。该图案能够以规则的间隔沿着锯齿形边缘控制边缘延伸的合并。成功演示了特定 GNR 实例(3 字形行宽的 ZGNR)的合成,其中双蒽单元融合到带轴交替两侧的锯齿形边缘。使用扫描探针技术,并辅以密度泛函理论计算,对所得边缘延伸的 3-ZGNR 的化学结构和电子特性进行了全面表征。这里展示的设计主题为合成各种边缘扩展的 ZGNR 开辟了新的可能性,扩大了 GNR 的结构景观并促进了对其结构依赖的电子特性的探索。