گرافنی با قابلیت تنظیم خواص الکترونیکی

نتایج شبیه‌سازی کامپیوتری نشان میدهد که شکل پیچ خورده گرافن موسوم به
نانوویگلز میتواند خواص مغناطیسی و هدایتی مختلفی داشته باشد. از این
ساختارها با توجه به قابلیت تنظیم و تغییر این خواص می توان در حوزه های
مختلف استفاده کرد.

قطعات الکترونیکی کوچک و کوچکتر می‌شوند طوری که گمان زده می‌شود که بتوان
ادواتی در مقیاس اتمی تولید کرد. با این حال برخی محققان پیش‌بینی می‌کنند
که این کوچک شدن در حال رسیدن به انتهای خود است. اگر جایگزینی برای فناوری
مبتنی بر سیلیکون پیدا نشود، این کوچک سازی به‌زودی متوقف می‌شود. یکی از
گزینه‌های جایگزین، گرافن است. گرافن خالص به‌طور طبیعی یک نیمه‌هادی نیست،
اما این ماده می‌تواند رفتارهای الکترونیکی ویژه‌ای از خود بروز دهد.

تصاویر نوری میدان تاریک از قطره‌های چاپ شده با جت جوهر روی بسترهای a) تمیز شده
با پلاسما، b) بدون اصلاح، و c) اصلاح شده با HMDS، مقیاس: ۲۰ میکرومتر. d) تصویر
SEM از الگوی چاپ شده.

یافتن نانوماده مناسب مبتنی بر گرافن می‌تواند حوزه جدیدی در صنعت نانوالکترونیک،
نور و اسپین‌ترونیک ایجاد کند.

محققان موسسه پلی تکنیک رنسلر با استفاده از ابرکامپیوترهای مرکز محاسبات فناوری
نانو رنسلر، به بررسی خواص شکل خاصی از گرافن موسوم به گرافن پیچ خورده پرداختند.
چیزی که آنها یافتند این بود که نانوروبان‌های گرافیتی را می‌توان به اجزای کوچکی
به نام نانوویگلز تبدیل کرد. هر یک از این ساختارها خواص مغناطیسی و رسانایی مختلفی
از خود نشان می دهند. نتایج این تحقیق موجب می شود که دانشمندان در انتخاب یک
نانوساختار گرافنی برای یک دستگاه یا کاربرد خاص مختار باشند. در واقع این تحقیق
زیربنای علمی مهمی را برای این نانوماده بسیار مهم فراهم می‌کند.

نتایج این تحقیق در قالب مقاله ای تحت عنوان “Emergence of Atypical Properties in
Assembled Graphene Nanoribbons” در نشریه Physical Review Letters به چاپ رسیده
است.

وینسنت منیر، از محققان مرکز فناوری اطلاعات رنسلر می گوید نانو مواد گرافنی دارای
خواص بسیار جالبی هستند، اما تولید گرافن عاری از نقص کار بسیار دشواری است. مزیت
نانوویگلز گرافنی ساخته شده در این تیم تحقیقاتی آن است که بسیار سریع و ساده تولید
می شود.

نانوویگلز اخیرا توسط یک گروه تحقیقاتی در مرکز EMPA سوئیس تولید شده اند. از
آنجایی که این نانوروبان‌ها به‌صورت اتم به اتم و به‌صورت شیمیایی شکل می‌گیرند، با
استفاده از یک راهبرد پایین به بالا ساخته می شود. این روش کاملا با روش استاندارد
ساخت گرافن تفاوت دارد. با استفاده از این روش ماده ای کاملا صاف ساخته نمی شود
بلکه ساختاری با لبه های زیگزاگی بوجود می‌آید.

این گروه تحقیقاتی دریافته است که نانوویگلزها دارای باندگپ بسیار متنوعی هستند.
همچنین خواص مغناطیسی آنها نیز بسیار متنوع است. بنابراین می‌توان با تنظیم باندگپ
و خواص مغناطیسی، از این نانومواد در حوزه‌های مختلف استفاده کرد.