哥伦比亚工程公司的研究人员与Princeton和Purdue大学的同事以及Istituto Italiano di Tecnologia合作，通过在半导体器件中首次重建石墨烯的电子结构，设计了“人造石墨烯”。

蚀刻的柱子定义了以六边形网格排列的量子点（红色水坑）的位置。当量子点之间的间隔足够小时，电子可以在它们之间移动。

石墨烯是一种原子排列：石墨烯晶格中原子的位置是固定的，因此石墨烯上的所有实验都必须适应这些约束。另一方面，在人造石墨烯中，晶格可以在很宽的间距和构型上进行设计，这使得凝聚的研究人员更方便，因为它比天然材料具有更多的多样性。

研究人员利用传统芯片技术的工具，在标准半导体材料砷化镓中开发人造石墨烯。他们设计了一种分层结构，使电子只能在非常狭窄的层内移动，从而有效地创建2D板。他们使用纳米光刻和蚀刻来图案化砷化镓：图案化产生了六边形网格点，其中电子被限制在横向方向上。通过将这些被认为是“人造原子”的位置彼此足够接近（相距约50纳米），这些人造原子可以在量子上进行机械相互作用，类似于原子在固体中共享电子的方式。

该团队通过在其上照射激光并测量散射来探测人造晶格的电子状态。散射光显示出能量损失，这对应于电子能量从一种状态到另一种状态的转变。当他们绘制这些过渡图时，研究小组发现他们在所谓的“狄拉克点”周围以线性方式接近零，电子密度消失，这是石墨烯的标志。

这种人造石墨烯与天然石墨烯相比具有几个优点：例如，研究人员可以设计蜂窝晶格的变化以调节电子行为。由于量子点之间的间距远大于天然石墨烯中的原子间距，因此研究人员可以通过应用磁场观察更奇特的量子现象。

“这个里程碑定义了凝聚态物质科学和纳米加工领域的最新技术，”该团队表示。“虽然人造石墨烯已经在光学，分子和光子晶格等其他系统中得到证明，但这些平台缺乏半导体加工技术所提供的多功能性和潜力。半导体人造石墨烯器件可以成为探索新型电子开关，晶体管的平台优越的性能，甚至可能是基于奇异的量子力学状态存储信息的新方法。“

“这项工作实际上是人造石墨烯的一项重大进步。由于第一个理论预测，具有类石墨烯电子特性的系统可以人工创建并用图案化的二维电子气体进行调谐，直到哥伦比亚工作，没有人成功直接观察工程半导体纳米结构的这些特征，“研究人员说。