В настоящее время внимание учёных и инженеров привлечено к углеродным наносистемам с открытыми краями, которые названы нанографитами. «Нанографитное» направление заявило себя как новое и весьма перспективное для физиков и материаловедов.

Графит является старейшим и хорошим известным аллотропом кристаллическго углерода. В последние годы 20-го столетия открытие фуллеренов и углеродных нанотрубок возбудило интерес к графиту. В нём были открыты такие явления как квантовый эффект Холла и дираковские фермионы, наблюдаемые при комнатной температуре. Полагают, что графито-графеновый материал является наиболее перспективным для использования в микро- и наноэлектронике.

Нанографиты обладают многими особенностями, где вид и форма границ из атомов углерода играет очень важную роль в определении электронной структуры наносистем, и по свойствам могут быть металлическими, полупроводниковыми, ферромагнитными, антиферромагнитными. В некоторых случаях они могут быть диэлектриками. Такая вариация свойств является необходимым условием для создания наноструктурных устройств и приборов из одного и того же материала в электронной технике.

Нанографиты представляют собой тонкую стопку графеновых плоскостей, имеющих гексагональную сетку атомов углерода. Характерной особенностью такой сетки являются так называемые краевые состояния. В отличие от фуллеренов и нанотрубок, которые имеют замкнутую электронную систему, нанографиты имеют π-электронную систему, которая по краям окаймлена цепочкой атомов углерода, по форме напоминающей линию «зигзаг» или «подлокотник кресла». Края типа зигзаг являются особенными в том смысле, что в них возникают сильно локализованные электронные состояния, которые названы краевыми состояниями. Такие электронные состояния отсутствуют в краях, где атомы углерода расположены по линии подлокотник кресла.

Возможные применения

Углеродные нанографиты с краями типа зигзаг можно использовать для изготовления супермалых конденсаторов. Электронные состояния с противоположными электрическими зарядами разделяются краями, которые служат обкладками конденсатора. Относительно дешевые, химически и физически стабильные при комнатной температуре неметаллические магниты могут найти применение в медицине, нанотехнологии и телекоммуникациях, обеспечить будущее развитию электроники на основе углерода.