Общеизвестно, что электрическое сопротивление конкретного материала не может быть отъюстировано, например, так, как это может быть сделано с плотностью или цветом. Тем не менее, группа ученых из Германии и Швейцарии во главе с д-ром Мейке Штёр (Meike Stöhr) создала новый метод избирательного изменения электронных свойств электропроводящего материала, модифицировав поверхность медного образца с помощью органического соединения.

Процесс получения нового материала проходит при температуре 500 К; после нагревания органическое вещество образует на поверхности двумерную «сеть» с гексагональными ячейками нанометровых размеров. Взаимодействие двумерного электронного газа меди с этой сетью приводит к захвату электронов в ячейки с образованием так называемых квантовых точек. При этом наблюдается формирование электронной зонной структуры.

Двумерный «электронный метаматериал» создан путем «супрамолекулярной самосборки» на металлической поверхности. Электронные связи создаются за счет периодической нанопористой структуры (иллюстрация авторов работы).

По мнению авторов, лежащие в основе явления физические механизмы адекватно отражает сравнение электронного газа с волнами в жидкости. Как известно, волны отражаются от любого объекта на пути их распространения; если этот объект будет иметь ячеистую структуру, в каждой ячейке возникнет стоячая волна. Результирующая волновая картина, таким образом, будет представлять некоторые характеристики (форму и размеры) встреченного препятствия; аналогичный процесс приводит к формированию электронной структуры нового материала.

Варьируя параметры (высоту и диаметр ячеек) создаваемой сети, можно изменять характеристики материала. Авторы также отмечают возможность заполнения ячеек разными молекулами, что должно позволить управлять теми свойствами материала, которые зависят от электронной структуры (проводимостью, отражательной способностью). Кроме того, подобные ячеистые структуры подойдут для получения метаматериалов.

Результаты исследований опубликованы в журнале Science (Band Formation from Coupled Quantum Dots Formed by a Nanoporous Network on a Copper Surface. Science, 2009; 325 (5938): 300 DOI: 10.1126/science.1175141).

Евгений Биргер