Nanostrukturer baserade på kol är lovande material för nanoelektronik. Dock, att vara lämplig, de skulle ofta behöva formas på icke-metalliska ytor, vilket har varit en utmaning – fram till nu. Forskare vid Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) har hittat en metod för att bilda nanografener på metalloxidytor. Deras forskning, bedrivs inom ramen för kollaborativt forskningscenter 953—Synthetic Carbon Allotropes finansierat av German Research Foundation (DFG), har nu publicerats i tidskriften Vetenskap .

Tvådimensionell, flexibel, rivtålig, lättvikt, och mångsidig är alla egenskaper som gäller grafen, som ofta beskrivs som ett mirakelmaterial. Dessutom, denna kolbaserade nanostruktur har unika elektriska egenskaper som gör den attraktiv för nanoelektroniska applikationer. Beroende på dess storlek och form, nanografen kan vara ledande eller halvledande - egenskaper som är väsentliga för användning i nanotransistorer. Tack vare sin goda elektriska och termiska ledningsförmåga, det kan också ersätta koppar (som är ledande) och kisel (som är halvledande) i framtida nanoprocessorer.

Nyhet:Nanografen på metalloxider

Problemet:För att skapa en elektronisk krets, molekylerna av nanografen måste syntetiseras och monteras direkt på en isolerande eller halvledande yta. Även om metalloxider är de bästa materialen för detta ändamål, i motsats till metallytor, direkt syntes av nanografener på metalloxidytor är inte möjlig eftersom de är betydligt mindre kemiskt reaktiva. Forskarna skulle behöva utföra processen vid höga temperaturer, vilket skulle leda till flera okontrollerbara sekundära reaktioner. Ett team av forskare ledda av Dr. Konstantin Amsharov från ordföranden för organisk kemi II har nu utvecklat en metod för att syntetisera nanografener på icke-metalliska ytor, det vill säga isolerande ytor eller halvledare.

Allt handlar om bandet

Forskarnas metod går ut på att använda en kolfluorbindning, vilket är den starkaste kolbindningen. Den används för att utlösa en process på flera nivåer. De önskade nanografenerna bildas som dominobrickor via cyklodehydrofluorering på titanoxidytan. Alla "saknade" kol-kolbindningar bildas alltså efter varandra i en formation som liknar en blixtlås som stängs. Detta gör det möjligt för forskarna att skapa nanografener på titanoxid, en halvledare. Denna metod tillåter dem också att definiera formen på nanografen genom att modifiera arrangemanget av de preliminära molekylerna. Nya kol-kolbindningar och, i sista hand, nanografener bildas där forskarna placerar fluoratomerna. För första gången, dessa forskningsresultat visar hur kolbaserade nanostrukturer kan tillverkas genom direkt syntes på ytorna av tekniskt relevanta halvledande eller isolerande ytor. "Denna banbrytande innovation erbjuder effektiv och enkel tillgång till elektroniska nanokretsar som verkligen fungerar, som skulle kunna skala ner befintlig mikroelektronik till nanometerskalan, ' förklarar Dr Amsharov.