روش جدیدی برای ایجاد یک گپ در گرافن

محققان در آلمان و سوئیس راه جدیدی برای ساخت روبان‌های گرافنی بی‌نهایت باریک با باندگپ‌های الکترونیکی و پهناهای ویژه، توسعه داده‌اند. این روبان‌ها همچنین لبه‌های صافی دارند. لبه‌های صاف برای ساخت افزاره‌های گرافنی الکترونیکی ضروری هستند.

محققان در آلمان و سوئیس راه جدیدی برای
ساخت روبان‌های گرافنی بی‌نهایت باریک با باندگپ‌های الکترونیکی و پهناهای
ویژه، توسعه داده‌اند. این روبان‌ها همچنین لبه‌های صافی دارند. لبه‌های
صاف برای ساخت افزاره‌های گرافنی الکترونیکی ضروری هستند.
 
مدل ساختاری (چپ) و تصویر سه بعدی میکروسکوپ تونل‌زن پیمایشگر از یک نانوروبان
گرافنی زیگزاگی شکل.
 
گرافن بواسطه خواص الکتریکی بی‌نظیرش ممکن
است در آینده جایگزین سیلیکون شود. اگرچه گرافن برخلاف سیلیکون نیمه‌رسانا،
بین باندهای هدایت و ظرفیتش گپی (فاصله‌ای) ندارد. چنین باندگپی برای
کاربردهای الکترونکی ضروری است، زیرا به یک ماده اجازه می‌دهد که جریان
الکترون‌ها را قطع و وصل کند. یکی از راه‌های ایجاد یک باندگپ در گرافن،
ساخت روبان‌های بی‌نهایت باریک از این ماده است.

تاکنون این نانوروبان‌های گرافنی با استفاده از روش‌های بالا به پایینی از
قبیل بریدن این روبان‌ها از صفحات گرافنی بزرگ‌تر یا بازکردن نانولوله‌های
کربنی، ساخته می‌شدند. این روش‌ها روبان‌هایی تولید می‌کنند که تقریباً پهن
هستند (عرضی بیش از ۱۰ نانومتر دارند) و لبه‌های ناصافی دارند.

این روش جدیدی که به ‌وسیله‌ی گروهی به رهبری رومن فاسل از آزمایشگاه‌های
فدرال سوئیس برای علوم و فناوری مواد (Empa) و کلاوس مولن از مؤسسه ماکس
پلانک توسعه داده شده است، یک فرایند ساده‌ی شیمیایی پایین به بالای مبتنی
بر سطح است. این فرآیند شامل ابتدا قراردادن مونومرهای bianthryl حاوی
هالوژن جانشین‌شده‌ای که به‌طور ویژه طراحی شده‌اند، روی سطوح طلا و نقره
تحت خلاء بالا، است. در مرحله بعد این مونومرها برای تشکیل زنجیرهای پلی‌فنیلن
به هم متصل می‌شوند.

این دانشمندان سپس با گرم کردن این مجموعه، اتم‌های هیدروژن را از این
پلیمرها حذف کردند. این عملیات گرمایی سبب می‌شود که این زنجیرهای پلیمری
برای تشکیل روبان‌های گرافنی آروماتیکی و مسطحی که ضخامتی برابر فقط یک اتم،
پهنایی برابر یک نانومتر و طولی برابر ۵۰ نانومتر دارند، به هم متصل شوند.
این روبان‌ها برای داشتن باندگپ الکترونیکی و بنابراین خواص سویچینگ، به
اندازه کافی باریک هستند. بعلاوه لبه‌های این روبان‌های گرافنی نرم و به
شکل دسته‌صندلی می‌باشند و شکل خود روبان‌های بسته به مونومرهایی که برای
ساخت‌شان استفاده می‌شوند، مستقیم یا زیگزاگی است. این لبه‌های نرم برای
مطالعه فیزیک آزمایشگاهی بنیادی، برای مثال مشاهده چگونگی تغییر خواص
مغناطیسی این روبان‌ها با ساختارهای لبه‌ای مختلف، مهم خواهند بود. تاکنون
روش‌های قبلی نانوروبان‌های گرافنی می‌ساختند که لبه‌های ناصافی داشتند.

این محققان نتایج خود را در مجله ی Nature منتشر کرده‌اند.