Opdagelse viser vej til grafenkredsløb

Materialeforskere fra Rice University har gjort en grundlæggende opdagelse, der kunne gøre det lettere for ingeniører at bygge elektroniske kredsløb ud af det meget omtalte nanomateriale grafen.

Grafens lager skød skyhøjt sidste år, da nanomaterialet tiltrak Nobelprisen i fysik. Graphen er et lag af carbonatomer, der kun er et atom tykt. Når de er stablet oven på hinanden, grafenplader danner grafit, det materiale, der findes i blyanter verden over. Takket være værktøjerne til nanoteknologi, forskere i dag kan lave, manipulere og studere grafen med lethed. Dens unikke egenskaber gør den ideel til at skabe hurtigere, mere energieffektive computere og andre nanoelektroniske enheder.

Men der er forhindringer. For at lave små kredsløb ud af grafen, ingeniører skal finde måder at skabe indviklede mønstre af grafen, der er adskilt af et lignende tyndt ikke -ledende materiale. En mulig løsning er "hvid grafen, "Et atom-tykke plader af bor og nitrogen, der fysisk ligner grafen, men som er elektrisk ikke-ledende.

I et nyt papir i tidsskriftet Nano Letters, Rismaterialeforsker Boris Yakobson og kolleger beskriver en opdagelse, der kunne gøre det muligt for nanoelektroniske designere at bruge velforståede kemiske procedurer til præcist at kontrollere de elektroniske egenskaber ved "legeringer", der indeholder både hvidt og sort grafen.

"Vi fandt ud af, at der var en direkte sammenhæng mellem slutproduktets nyttige egenskaber og de kemiske forhold, der eksisterer, mens det laves, "Sagde Yakobson." Hvis der er mere bor tilgængeligt under kemisk syntese, der fører til legeringer med en bestemt type geometrisk arrangement af atomer. Det smukke ved fundet er, at vi præcist kan forudsige de elektroniske egenskaber ved det endelige produkt udelukkende baseret på betingelserne - teknisk set, det såkaldte 'kemiske potentiale'-under syntese. "

Yakobson sagde, at det tog omkring et år for ham og hans elever at forstå nøjagtigt energifordelingen mellem hvert atom af kulstof, bor og nitrogen under dannelsen af ​​"legeringerne". Dette præcise niveau af forståelse af "bindingsenergierne" mellem atomer, og hvordan det er tildelt bestemte kanter og grænseflader, var afgørende for at udvikle en direkte forbindelse fra syntese til morfologi og til nyttigt produkt.

Med interesse for at grafen løber højt, Yakobson sagde, den nye undersøgelse har vakt opmærksomhed vidt og bredt. Kandidatstuderende Yuanyue Liu, undersøgelsens hovedmedforfatter, er en del af en delegation med fem studerende, der lige er vendt tilbage fra et ugentligt besøg på Tsinghua University i Beijing. Yakobson sagde, at besøget var en del af et løbende samarbejde mellem Tsinghua -forskere og kolleger i Rices George R. Brown School of Engineering.