Kemisk vej til elektroniske enheder i grafen

Vigtige elektroniske komponenter, såsom dioder og tunnelbarrierer, kan inkorporeres i enkelte grafentråde (nanobånd) med atomær præcision. Målet er at skabe grafen-baserede elektroniske enheder med ekstremt høje driftshastigheder. Opdagelsen blev gjort i et samarbejde mellem Aalto University og deres kolleger ved Utrecht University og TU Delft i Holland. Værket er udgivet i Naturkommunikation .

'vidundermaterialet' grafen har mange interessante egenskaber, og forskere over hele verden leder efter nye måder at udnytte dem på. Grafen i sig selv har ikke de egenskaber, der skal til for at tænde og slukke for elektriske strømme, og der skal findes smarte løsninger på netop dette problem. "Vi kan lave grafenstrukturer med atomær præcision. Ved at udvælge visse prækursorstoffer (molekyler), vi kan kode strukturen af ​​det elektriske kredsløb med ekstrem nøjagtighed, " forklarer Peter Liljeroth fra Aalto Universitet, som udtænkte forskningsprojektet sammen med Ingmar Swart fra Utrecht University.

Sømløs integration

Grafenens elektroniske egenskaber kan kontrolleres ved at syntetisere det til meget smalle strimler (grafen nanobånd). Tidligere forskning har vist, at båndets elektroniske egenskaber er afhængige af dets atombredde. Et bånd, der er fem atomer bredt, opfører sig på samme måde som en metaltråd med ekstremt gode ledningsegenskaber, men tilføjelse af to atomer gør båndet til en halvleder. "Vi er nu i stand til problemfrit at integrere fem atom-brede bånd med syv atom-brede bånd. Det giver dig en metal-halvlederforbindelse, som er en grundlæggende byggesten af ​​elektroniske komponenter, " ifølge Ingmar Swart.

Kemi på en overflade

Forskerne producerede deres elektroniske grafenstrukturer gennem en kemisk reaktion. De fordampede forstadiemolekylerne til en guldkrystal, hvor de reagerer meget kontrolleret for at give nye kemiske forbindelser. "Dette er en anden metode end den, der i øjeblikket bruges til at producere elektriske nanostrukturer, såsom dem på computerchips. For grafen, det er så vigtigt, at strukturen er præcis på atomniveau, og det er sandsynligt, at den kemiske rute er den eneste effektive metode, " slutter Ingmar Swart.

Elektroniske egenskaber

Forskerne brugte avancerede mikroskopiske teknikker til også at bestemme de resulterende strukturers elektroniske og transportmæssige egenskaber. Det var muligt at måle elektrisk strøm gennem en grafen nanorribbon-enhed med en nøjagtig kendt atomstruktur. "Dette er første gang, hvor vi kan skabe f.eks. en tunnelbarriere og virkelig kender dens nøjagtige atomstruktur. Samtidig måling af elektrisk strøm gennem enheden giver os mulighed for at sammenligne teori og eksperimenter på et meget kvantitativt niveau, siger Peter Liljeroth.