Em 29 de outubro, a equipe de Wang Bing e Fan Qitang, do Centro Nacional de Pesquisa em Ciências dos Materiais Microscópicos de Hefei da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, e colaboradores concluíram a preparação experimental e a verificação do transporte eletrônico de um novo tipo de nanofita de carbono metálica. Esse material é composto apenas por anéis de cinco e sete membros, com largura do esqueleto de carbono de cerca de 0,9 nanômetro, e a condutância de uma única nanofita atinge até cerca de 0,9 quantum de condutância. Os resultados relacionados foram publicados on-line em 28 de outubro na revista acadêmica internacional Nature e divulgados pela USTC em 29 de outubro.
A equipe de pesquisa adotou um método de síntese superficial por etapas, utilizando como monômero inicial uma molécula estável contendo um anel de carbono de oito membros. Primeiramente, as moléculas foram conectadas em cadeias sobre uma superfície de prata e, em seguida, por meio de aquecimento, o anel de oito membros foi rearranjado em pares de anéis de cinco membros, formando um intermediário de polipentaceno. Com o aumento contínuo da temperatura, cadeias moleculares adjacentes sofreram fusão lateral, gerando anéis de sete membros entre as cadeias, resultando finalmente na nanofita de carbono com anéis de cinco e sete membros. Imagens de microscopia de alta resolução confirmaram o arranjo dos anéis de carbono no interior do material.
O experimento obteve dois tipos de nanofitas com diferentes arranjos, numeradas CPHN1 e CPHN2. Ambas são compostas por anéis de cinco e sete membros, mas apresentam diferenças nas propriedades eletrônicas: a CPHN1 exibe caráter metálico, enquanto a CPHN2 é um semicondutor de gap estreito. A equipe de pesquisa confirmou, por meio de medições de interferência de quasipartículas e cálculos teóricos, que a banda eletrônica da CPHN1 cruza o nível de Fermi, enquanto a CPHN2 possui um gap de aproximadamente 0,22 elétron-volt.
Nos testes de transporte eletrônico, os pesquisadores utilizaram a ponta de um microscópio de tunelamento de varredura para conectar e levantar uma extremidade de uma única nanofita, estabelecendo um caminho de corrente em escala nanométrica entre a ponta e a superfície de prata. Em condições de baixa temperatura e tensão de polarização de 10 milivolts, a condutância da CPHN1 permaneceu basicamente estável quando o comprimento de tração aumentou para cerca de 4 nanômetros, apresentando características de transporte eletrônico quase balístico. Em comparação, a condutância da CPHN2 foi cerca de duas ordens de grandeza menor, com a corrente significativamente suprimida em condições de baixa tensão.
Este experimento também combinou caracterização da estrutura superficial, espectroscopia de fotoelétrons com radiação síncrotron e cálculos teóricos. A Universidade de Ciência e Tecnologia da China é a primeira instituição de conclusão e a única instituição de correspondência do artigo, com pesquisadores da Universidade de Nankai participando da síntese das moléculas precursoras. Os resultados da pesquisa encontram-se atualmente na fase de síntese de materiais e verificação do desempenho de transporte de nanofitas individuais, e o artigo lista eletrodos à base de carbono e interconexões em escala atômica como direções potenciais de aplicação.