Периодические цепочечные наноструктуры широко используются в наноэлектронике. Обычно элементы цепочки включают в себя квантовые кольца, квантовые точки или квантовые графы. Такая структура теоретически позволяет электронам двигаться по цепочке бесконечно долго. Проблема в том, что для некоторых приложений требуются локализованные электроны — они больше не в непрерывном энергетическом спектре, а в дискретном энергетическом спектре.
Новое исследование российских ученых определяет способы нарушения периодичности модельной наноструктуры для получения желаемого дискретного спектра с локализованными электронами. Эти выводы доктора Дмитрия А. Еремина из Мордовского государственного университета в Саранске, Россия, и его коллег были опубликованы в The European Physical Journal B.
Теоретические расчеты наносистем играют важную роль в прогнозировании свойств электрического переноса. Авторы создали теоретические модели сущностей нанометрового масштаба, получивших название стручков нано-гороха. Последние состоят из нанотрубки, заполненной цепочкой молекул фуллерена.
Такие модели основаны на изогнутой цепочке сфер, соединенных проводами.Затем ученые описали энергетический спектр систем с нарушенной периодичностью и приступили к поиску условий появления локализованных электронов. Используя метод, основанный на так называемой общей теории расширений операторов, они варьировали длину соединительных проводов, интенсивность возмущения и величину угла изгиба.Еремин и его коллеги обнаружили, что появление локализованных электронов сильнее зависит от изменения длины проводов изогнутой цепи, чем от изменения значения угла изгиба.
Этот результат согласуется с тем фактом, что локальное возмущение не влияет на непрерывный спектр. Когда угол изгиба стремится к нулю, электроны становятся менее локализованными.