El término "red artificial" engloba todas las estructuras a escala atómica diseñadas y controladas para confinar electrones en una red elegida. Se han realizado investigaciones sobre múltiples geometrías y una de las más notables es lo que se denomina grafeno molecular (para imitar la estructura del grafeno ). El grafeno molecular forma parte de las redes artificiales bidimensionales.
Las redes artificiales se pueden estudiar para probar predicciones topológicas teóricas o para determinar sus propiedades electrónicas. Estos materiales aún deben considerarse en una etapa de investigación.
La síntesis de estos materiales se consigue a menudo mediante manipulación atómica mediante microscopios de efecto túnel o microscopios de fuerza atómica . [1] Cada vez se están haciendo más esfuerzos para conseguir una precisión atómica similar con haces de electrones enfocados. [2] Estos métodos no están adaptados para la producción en masa de nanoestructuras, ya que cada molécula tiene que moverse una a una. Para resolver este problema, se están investigando nuevos métodos de síntesis de estos compuestos, como la síntesis química ascendente. [1]
Actualmente existen múltiples métodos, a menudo complementarios, para sintetizar dichos materiales:
En el caso del grafeno molecular, se pueden utilizar moléculas de monóxido de carbono en la superficie de Cu(111) . Se ha demostrado que otros materiales son adecuados para fabricar grafeno molecular, como el Coronene . [3] Los sustratos como Cu(111) son interesantes porque tienen un estado de superficie similar al de los electrones libres en 2D. Si las moléculas de CO se colocan en posiciones apropiadas, a medida que el estado de superficie de Cu(111) se dispersa desde las moléculas de CO, el gas de electrones del estado de superficie se puede confinar en diferentes geometrías (por ejemplo, un panal).
El principal interés de las redes artificiales es que sus propiedades reticulares (como el espaciado reticular) se pueden controlar con precisión. En el caso del grafeno molecular, las similitudes en la estructura con el grafeno pueden proporcionar una forma indirecta de estudiar las propiedades del grafeno. Utilizando una tensión triaxial [2] , es posible estudiar cómo reacciona el grafeno a campos magnéticos intensos. Esta tensión (que crea lo que se denomina un pseudocampo magnético) alterará la estructura electrónica de la molécula de la misma manera que lo haría un campo magnético. Con este método, podemos estudiar cómo reaccionaría el grafeno a un campo de hasta 60 T. [4]
Algunas redes artificiales, como el grafeno molecular, también presentan comportamientos semiconductores. Las uniones PNP se pueden realizar con la yuxtaposición de dos redes de grafeno artificiales con diferente espaciamiento reticular. De hecho, el nivel de Fermi de un grafeno molecular está directamente relacionado con su espaciamiento reticular. [1]
Se han investigado y creado múltiples geometrías para redes artificiales. Algunas de esas geometrías son:
Algunas de esas geometrías tienen una dimensión de Hausdorff no entera, ya que son fractales. Esas dimensiones se pueden aproximar utilizando métodos de conteo de cajas . Esta dimensión dictará cómo se comportarán y se moverán en el espacio los electrones de la red artificial. [1]