莫纳什大学的一项实验研究制造了一种自组装的碳基纳米膜，其中电荷状态(即电子中性或正电荷)可以控制在单个分子的水平上，长度约为1纳米。

原子薄的纳米膜由分子的有序二维(2-D)阵列组成，这些分子表现为被称为量子点(QD)的“零维”实体。

该系统对诸如计算机存储器，发光器件和量子计算等领域具有令人兴奋的意义。

物理与天文学学院的研究表明，有机(碳基)分子双氰基蒽的单组分自组装二维阵列可以在金属上合成，从而可以单独控制每个分子的电荷状态通过施加的电场。

第一作者Dhaneesh Kumar说：“这一发现将使我们能够通过自组装从下而上地制造出可单独寻址(可切换)的量子点的二维阵列。”

“我们将能够实现比最先进的自上而下的合成无机系统大数十倍的密度。”

量子点：微小的“零维”强国

量子点非常小-大约一纳米(即一毫米的百万分之一)。

由于它们的尺寸类似于电子的波长，因此它们的电子性质与常规材料完全不同。

在量子点中，电子的运动受到这种极小的比例的限制，从而导致离散的电子量子能级。

实际上，它们表现为“零维”(0D)对象，其中其量化电子状态的占据程度(填充或空置)决定了量子点的电荷(在本研究中为中性或负性)。

电荷可控制的量子点的有序阵列可以在计算存储器以及发光设备(例如，低能电视或智能手机屏幕)中找到应用。

量子点阵列通常通过自上而下的制造方法由无机材料合成。然而，使用这种“自上而下”的方法，要获得具有大密度和高同质性(就量子点大小和间距而言)的阵列可能是具有挑战性的。

由于它们的可调性和自组装能力，因此使用有机(基于碳的)分子作为纳米尺寸的构建基块对于功能纳米材料的制造尤其有用，特别是量子点的定义明确的可缩放集合体。

研究

研究人员在金属表面上合成了有机分子双氰基蒽(DCA)的均质，单组分，自组装二维阵列。

这项研究是由莫纳什大学科学学院牵头的，蒙纳士大学工程学院的理论支持。

通过低温扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)(物理和天文学学校，由Agustin Schiffrin博士领导)，对这种纳米级阵列的原子级结构和电子性质进行了实验研究。使用密度泛函理论的理论研究支持了实验结果(材料科学与工程系，N / hilhil Medhekar教授)。

研究人员发现，通过施加电场可以控制自组装二维阵列中单个DCA 分子的电荷(从中性切换为负电，反之亦然)。通过分子和表面之间的有效隧穿势垒(由于有限的金属-吸附物相互作用)和显着的DCA电子亲和力，可以实现这种电荷状态电场控制。

发现分子吸附几何形状的细微，依赖于位点的变化引起电场诱导的充电敏感性的显着变化。

在ACS Nano中发表了“单组分2-D有机纳米阵列中分子电荷状态的电场控制” 。