ساخت گرافن نیمه‌هادی با ۱۳ حلقه‌ی بنزنی

محققان دانشگاه آریزونا موفق به ارائه‌ی روشی شدند که با آن می‌توان شکل خاصی از گرافن را تولید کرد. این ورقه‌ی گرافن شامل ۱۳ حلقه‌ی بنزن است که به آن مولکول کرونن گفته می‌شود. خاصیت نیمه‌هادی کرونن موجب می‌شود که از آن در ساخت ترانزیستور استفاده شود.

محققان دانشگاه آریزونا موفق به ارائه‌ی روشی شدند که با آن می‌توان شکل خاصی از
گرافن را تولید کرد. این ورقه‌ی گرافن شامل ۱۳ حلقه‌ی بنزن است که به آن مولکول
کرونن گفته می‌شود. خاصیت نیمه‌هادی کرونن موجب می‌شود که از آن در ساخت ترانزیستور
استفاده شود.

تولید انبوه گرافن یکی از مشکلات موجود در به‌کارگیری از آن به‌شمار می‌رود. تاکنون
دو روش برای آن ارائه شده‌است:

روش اول: زدودن تک‌لایه‌های گرافن از ورقه‌های گرافیت؛

روش دوم: استفاده از بستری مانند کاربید سیلیکون، که بلورهای گرافن روی آن
رشد می‌کند.

از گرافن تولیدشده در روش‌های فوق، ترانزیستور گرافنی ساخته می‌شود.

ترانزیستور دستگاهی است که شما می‌توانید آن را خاموش و روشن کنید. یک ترانزیستور
گرافنی دستگاه بسیار سریعی است و با استفاده از آن، فرایند خاموش و روشن شدن بسیار
سریع اتفاق می‌افتد که دلیل این امر، نبود فاصله میان باند ظرفیت و باند هدایت در
گرافن است. بر این اساس به‌منظور افزایش آن باید ورقه‌های گرافن را تا اندازه‌ی
نانومتری کاهش داد که بسیار پرهزینه خواهد بود، همچنین ممکن است تغییری در شکل،
خلوص و ساختار شیمیایی آن ایجاد شود که در نهایت خواص الکتریکی گرافن را کاهش می‌دهد.
برای حل این مشکل این گروه‌های تحقیقاتی از راهبرد پایین به بالا استفاده کردند که
در آن گرافن را مولکول به مولکول می‌سازند.

پژوهشگران دانشگاه آریزونا به‌همراه همتایان خود در مؤسسه‌ی ماکس پلانک در آلمان و
دانشگاه سینگوا در چین، نوعی ترانزیستور گرافنی ساخته‌اند که از ۱۳ حلقه‌ی بنزن
تشکیل شده‌ست. مولکولی به نام کرونن نشان داده‌است که می‌تواند باند گپ را در قطعات
الکترونیکی بهبود ببخشد که این مسئله می‌تواند یکی از مشکلات اساسی در استفاده از
فناوری گرافن در الکترونیک را حل کند.

آنها با روش سنتز شیمیایی، اقدام به ساخت حلقه‌های ۶ کربنی به نام بنزن کرده‌اند که
ذاتاً یک ماده عایق است؛ اما با اتصال حلقه‌ها به هم، مانند نیمه‌هادی عمل می‌کنند.
با این روش مولکول کرونن که دارای ۶ حلقه‌ی بنزن بود، سنتز شد. این مولکول در دو
سوی خود دارای گروه‌هایی است که اجازه می‌دهد کرونن به الکترودها متصل شود و در
واقع یک مدار الکتریکی نانومقیاس تشکیل دهد. یک پتانسیل الکتریکی می‌تواند از این
مولکول عبور کند و در نتیجه ساختار به شکل یک ترانزیستور درآمده که قابلیت خاموش و
روشن شدن را نیز داشته باشد.