روشی برای تولید نانوروبان‌های بی‌نقص

نانوروبان‌های گرافنی، مواد نیمه‌هادی‌ای هستند که می‌تواند در صنعت الکترونیک استفاده شود. اخیراً محققان آلمانی روشی برای تولید نانوروبان ارائه کرده‌اند که می‌تواند برای تولید انبوه به‌کار رود.

نانوروبان‌های گرافنی، مواد نیمه‌هادی‌ای
هستند که می‌تواند در صنعت الکترونیک استفاده شود. اخیراً محققان آلمانی
روشی برای تولید نانوروبان ارائه کرده‌اند که می‌تواند برای تولید انبوه به‌کار
رود.

قطعات الکترونیکی مبتنی بر گرافن می‌تواند جایگزین قطعات فعلی که مبتنی بر
سیلیکون است، شود. گرافن که اخیراً کشف شده، یک ورقه‌ی دوبعدی از حلقه‌های
۶ عضوی کربن است که چیدمان لانه‌زنبوری دارد. بر خلاف ورقه‌های گرافن،
نانوروبان‌های گرافنی خواص نیمه‌هادی داشته‌، می‌توانند در صنعت الکترونیک
استفاده شوند. کلاوس مولن و یک گروه تحقیقاتی در مؤسسه‌ی ماکس پلانک ماینس،
روش جدیدی را برای سنتز نانوروبان‌های طویل با ابعاد مشخص ارائه کردند.

پیش از این برای تهیه‌ی نانوروبان‌های گرافنی، ورقه‌های گرافنی بزرگ را برش
می‌زدند یا از باز کردن نانولوله‌های کربنی استفاده می‌کردند؛ اما با این
روش‌ها نمی‌توان یک نانوروبان با نسبت عرض به طول مشخص و همچنین لبه‌های از
پیش تعریف‌شده به‌دست آورد. این جزئیات اهمیت بالایی دارند، زیرا خواص
الکترونیکی نانوروبان‌ها را تعیین می‌کنند، لذا لازم است روشی جدید با
قابلیت کنترل دقیق پهنای روبان برای تولید نانوروبان ارائه شود که کاری
چالش‌برانگیز است. پژوهشگران آلمانی به نتایج امیدوارکننده‌ای رسیده‌اند.
آنها برای تولید نانوروبان، قطعات بزرگ را برش نزدند(روش بالا به پایین)
بلکه از کنار هم قرار دادن قطعات کوچک‌تر به ساختن نانوروبان پرداختند (روش
پایین به بالا).
 

مولن و همکارانش از زنجیرهای بلند حلقه‌های
کربن ششعضوی آروماتیک(پلی فنیل‌ان)، به‌عنوان واحد سازنده‌ای استفاده
کردند. بر خلاف روش‌های پیشین، آنها این زنجیرها را به‌طور صاف و مستقیم
نساختند، بلکه آنها را با قطعات زیگزاگی و خم‌شده تولید کردند. آنها کنار
هیدروکربن را به ستون اصلی زنجیر متصل کردند تا قدرت انحلال آن در حلال‌های
آلی افزایش یابد. با این کار می‌توان ترکیبات را در فاز محلول سنتز کرد.

در گام بعد باید با استفاده از یک واکنش، هیدروژن‌ها را از زنجیر جدا کرد(
دهیدروژناسیون). با این کار لبه‌های بخش زیگزاگی به هم متصل شده و تشکیل
حلقه‌ی آرماتیک شش عضوی می‌دهند. در این ساختار، هر حلقه توسط بخش کناری
خود با سه حلقه دیگر مشترک است. در نهایت یک روبان بسیار کم‌عرض ایجاد
می‌شود.

با این روش، محققان نانوروبان‌های مختلفی به طول ۴۰ نانومتر ساختند. عرض
این نانوروبان‌ها بستگی به واحد‌های سازنده‌ی «پلی فنیل ان» داشت. نتیجه‌ی
کار نانوروبان‌هایی بود که عاری از نقص و قابل انحلال در حلال‌های آلی بود.

این اولین باری است که با استفاده از روش سنتز پایین به بالا،
نانوروبان‌های گرافنی تولید می‌شود. حلالیت این نانوروبان‌ها یک الزام مهم
برای تولید انبوه قطعات الکترونیکی است.

نتایج این تحقیق در نشریه‌ی Angewandte Chemie به چاپ رسیده‌است.