Materialforskare från Rice University har gjort en grundläggande upptäckt som kan göra det lättare för ingenjörer att bygga elektroniska kretsar av det mycket berömda nanomaterialet grafen.
Grafens lager sköt skyhögt förra året när nanomaterialet lockade Nobelpriset i fysik. Grafen är ett lager av kolatomer som bara är en atom tjockt. När de staplas ovanpå varandra, grafenark bildar grafit, materialet som finns i pennor världen över. Tack vare verktygen för nanoteknik, forskare idag kan göra, manipulera och studera grafen med lätthet. Dess unika egenskaper gör den idealisk för att skapa snabbare, mer energieffektiva datorer och andra nanoelektroniska enheter.
Men det finns hinder. För att göra små kretsar av grafen, ingenjörer måste hitta sätt att skapa invecklade grafenmönster som separeras av ett liknande tunt icke -ledande material. En möjlig lösning är "vit grafen, "en-atom-tjocka ark av bor och kväve som fysiskt liknar grafen men är elektriskt icke-ledande.
I en ny tidning i tidskriften Nano Letters, Rismaterialforskaren Boris Yakobson och kollegor beskriver en upptäckt som kan göra det möjligt för nanoelektroniska formgivare att använda väl förstådda kemiska procedurer för att exakt styra de elektroniska egenskaperna hos "legeringar" som innehåller både vit och svart grafen.
"Vi fann att det fanns ett direkt samband mellan den slutliga produktens användbara egenskaper och de kemiska förhållanden som finns när den görs, "Sa Yakobson." Om mer bor är tillgängligt under kemisk syntes, som leder till legeringar med en viss typ av geometriskt arrangemang av atomer. Det fina med fyndet är att vi exakt kan förutsäga den slutliga produktens elektroniska egenskaper enbart baserat på förhållandena - tekniskt sett, den så kallade 'kemiska potentialen'-under syntes. "
Yakobson sa att det tog ungefär ett år för honom och hans elever att förstå exakt energifördelningen mellan varje kolatom, bor och kväve under bildandet av "legeringarna". Denna exakta nivå av förståelse av "bindande energier" mellan atomer, och hur det tilldelas vissa kanter och gränssnitt, var avgörande för att utveckla en direkt länk från syntes till morfologi och till användbar produkt.
Med intresse för att grafen går högt, Yakobson sa, den nya studien har fått uppmärksamhet vida. Doktorand Yuanyue Liu, studiens ledande medförfattare, ingår i en delegation med fem studenter som just återvänt från ett veckolångt besök på Tsinghua University i Peking. Yakobson sa att besöket var en del av ett pågående samarbete mellan Tsinghua -forskare och kollegor i Rices George R. Brown School of Engineering.
