(PhysOrg.com) -- När de flesta av oss hör ordet "defekt", vi tänker på ett problem som måste lösas. Men ett team av forskare vid University of South Florida (USF) skapade en ny defekt som bara kan vara en lösning på en växande utmaning i utvecklingen av framtida elektroniska enheter.

Teamet som leds av USF-professorerna Matthias Batzill och Ivan Oleynik, vars upptäckt publicerades i går i tidskriften Naturens nanoteknik , har utvecklat en ny metod för att lägga till en utökad defekt till grafen, ett enatoms tjockt plant ark av kolatomer som många tror skulle kunna ersätta kisel som materialet för att bygga praktiskt taget all elektronik.

Det är inte lätt att arbeta med grafen, dock. För att vara användbar i elektroniska applikationer som integrerade kretsar, små defekter måste införas i materialet. Tidigare försök att göra de nödvändiga defekterna har antingen visat sig inkonsekventa eller producerat prover där endast kanterna av tunna remsor av grafen eller grafen nanoband hade en användbar defektstruktur. Dock, atomärt vassa kanter är svåra att skapa på grund av naturlig strävhet och den okontrollerade kemin av dinglande bindningar vid kanten av proverna.

USF-teamet har nu hittat ett sätt att skapa en väldefinierad, utvidgad defekt flera atomer över, innehållande åttkantiga och femkantiga kolringar inbäddade i ett perfekt grafenark. Denna defekt fungerar som en kvasi-endimensionell metalltråd som lätt leder elektrisk ström. Sådana defekter kan användas som metalliska sammankopplingar eller element i enhetsstrukturer av helt kol, elektronik i atomär skala.

Så hur gjorde laget det? Experimentgruppen, styrs av teori, använde de självorganiserande egenskaperna hos ett enkristall nickelsubstrat, och använde en metallyta som ställning för att syntetisera två grafenhalvark översatta i förhållande till varandra med atomär precision. När de två halvorna slogs samman vid gränsen, de bildade naturligtvis en förlängd linjedefekt. Både scanning tunnelmikroskopi och elektroniska strukturberäkningar användes för att bekräfta att denna nya endimensionella koldefekt hade en väldefinierad, periodisk atomstruktur, samt metalliska egenskaper inom den smala remsan längs defekten.

Den här lilla tråden kan ha stor inverkan på framtiden för datorchips och den myriad av enheter som använder dem. I slutet av 1900-talet, datoringenjörer beskrev ett fenomen som kallas Moores lag, vilket hävdar att antalet transistorer som kan byggas in till ett överkomligt pris i en datorprocessor fördubblas ungefär vartannat år. Denna lag har visat sig vara korrekt, och samhället har skördat frukterna när datorer blir snabbare, mindre, och billigare. På senare år har dock, vissa fysiker och ingenjörer har kommit att tro att utan nya genombrott i nya material, vi kan snart nå slutet av Moores lag. Eftersom kiselbaserade transistorer förs ner till minsta möjliga skala, att hitta sätt att packa mer på en enda processor blir allt svårare.

Metalltrådar i grafen kan hjälpa till att upprätthålla den hastighet av mikroprocessorteknologi som förutspås av Moores lag långt in i framtiden. Upptäckten av USF-teamet, med stöd från National Science Foundation, kan öppna dörren till skapandet av nästa generation av elektroniska enheter med nytt material. Kommer denna nya upptäckt att bli tillgänglig omedelbart i nya nanoenheter? Kanske inte direkt, men det kan ge ett avgörande steg i utvecklingen av mindre, ännu mer kraftfull, elektroniska enheter inom en inte alltför avlägsen framtid.