För första gången, forskare skapade en avstämbar konstgjord atom i grafen. De visade att en vakans i grafen kan laddas på ett kontrollerbart sätt så att elektroner kan lokaliseras för att efterlikna elektronorbitaler i en konstgjord atom. Viktigt, fångstmekanismen är reversibel (slå på och av) ​​och energinivåerna kan ställas in.

Resultaten från denna forskning visar en hållbar, kontrollerbar, och reversibel teknik för att begränsa elektroner i grafen. Elektronernas energitillstånd är "avstämbara". Denna inställning öppnar nya vägar för forskning om det unika fysikelektronbeteendet i grafen. Ytterligare, det tillhandahåller en metod som kan underlätta användningen av grafenbaserade enheter för framtida elektronik, kommunikation, och sensorer.

Grafens anmärkningsvärda elektroniska egenskaper har underblåst visionen att utveckla grafenbaserade enheter för att möjliggöra lättare, snabbare och smartare elektronik och avancerade datortillämpningar. Men framstegen mot detta mål har bromsats av oförmågan att begränsa sina laddningsbärare med pålagd spänning. Ett team ledd av forskare från Rutgers University utvecklade en teknik för att stabilt vara värd för och kontrollerbart modifiera lokala laddningstillstånd i grafen. Forskarna skapade vakanser (saknade kolatomer) i grafengittret, genom att bombardera provet med laddade heliumatomer (He+-joner).

De visade att det är möjligt att deponera en positiv laddning på vakansplatsen och att ladda den gradvis genom att applicera spänningspulser med en scanningstunnelmikroskopspets. När avgiften på den lediga tjänsten ökar, dess interaktion med ledningselektronerna i grafen genomgår en övergång. Interaktionen förvandlas till en regim där elektronerna kan fångas in i kvasibundna energitillstånd som liknar en konstgjord atom.

Teamet visade vidare att de kvasibundna tillstånden på den lediga platsen är inställbara med applicering av ett externt elektriskt fält. Fångningsmekanismen kan slås på och av, ger ett nytt paradigm för att styra och styra elektroner i grafen.