제일원리 전자구조 계산을 이용한 C(111) 표면에 형성된 일차원 C 체인의 길이에 따른 전자구조에 관한 연구

Abstract

제일원리 범함수 밀도 이론계산을 통해, 수소가 흡착된 C(111) 표면에 형성된 일차원 체인의 길이에 따른 전자구조 특성을 연구하였다. 현재의 주사터널 현미경 나노리토그래피 기술을 이용해 수소 원자들을 선택적으로 탈착시켜 일차원적인 ”dangling-bond chain” 를 만들 수 있다. 무한히 긴 체인에서는, 체인전체에 걸쳐 분포하는 ”delocalized pi-electrons” 에 의해 체인의 C-C 본드 길이가 같아지고, 체인의 길이가 유한하게 되면서, ”delocalized π electrons”이 ”localized pi-electrons”으로 변하게 된다. 그 결과, 짝수개의 C 원자로 이루어진 체인은 charge-lattice 커플링을 이루어 bond-alternated 구조를 보이고, 반면에 홀수개의 C 원자로 이루어진 체인은 구조적으로 솔리톤과 유사한 특징을 보이며 ferrimagnetic 하게 스핀이 정렬하게 된다. 이러한 체인들의 구조적, 전자적 특성은 탄화수소로 이루어진 벤젠과 폴리아세틸렌 체인과 유사하다.