(PhysOrg.com) -- Elektroniska komponenter baserade på grafen kan göra vår nuvarande kiselbaserade elektronik föråldrad. grafen, en mer nyligen upptäckt form av kol, består av tvådimensionella ark av aromatiska sexledade kolringar i ett bikakearrangemang. I motsats till utökade grafenlager, smala grafen nanoband har halvledande egenskaper och kan därför vara kandidater för elektroniska applikationer.
Klaus Müllen och ett team från Max Planck Institute for Polymer Research i Mainz har nu introducerat en ny metod för syntes av långa, smala grafenband med definierade mått i journalen Angewandte Chemie.
Tidigare, grafenband skars huvudsakligen ut ur större grafenark eller erhölls genom att skära upp öppna kolnanorör på längden. Dock, med dessa metoder är det omöjligt att producera band som har ett exakt fastställt förhållande mellan bredd och längd samt definierade kanter. Dessa detaljer är viktiga eftersom de bestämmer de elektroniska egenskaperna hos banden. Sökandet har alltså pågått efter en metod som tillåter kontrollerad produktion av mycket smala grafenband – en extremt svår utmaning. De tyska forskarna som arbetar med Müllen är nu på god väg att övervinna det. De börjar inte med stora strukturer att skära upp (top-down); istället bygger de sina band av mindre komponenter (bottom-up).
Byggstenarna som valts ut av Müllen och hans team är långa kedjor av aromatiska sexledade kolringar som kallas polyfenlyener. I motsats till tidigare tillvägagångssätt, de producerade inte raka kedjor; istället gjorde de dem med en flexibel, sicksackande, böjd ryggrad. Vidare, de fäste kolvätesidokedjor till ryggraden för att öka lösligheten i organiska lösningsmedel, vilket gör att föreningarna kan syntetiseras och bearbetas i lösning.
Nästa steg är en reaktion som spjälkar av väte (dehydrering). Detta orsakar en ringslutande reaktion i varje spetsig spets av sicksacken, bildar en ny aromatisk sexledad kolring som delar sida med tre angränsande ringar - kedjan förvandlas till ett smalt band.
På det här sättet, teamet kunde producera en serie olika nanoband med längder som når över 40 nm. Bandets bredd definierades av storleken på "punkterna" på polyfenylenprekursorn. De resulterande banden är fria från defekter och lösliga i vanliga organiska lösningsmedel.
"Vi har varit de första att visa att strukturell perfektion kan uppnås genom den klassiska bottom-up syntesen av definierade grafen nanoband, ” säger Müllen. "Lösligheten hos banden är ett viktigt krav för storskalig produktion av elektroniska komponenter."
