(PhysOrg.com) -- Att ställa ett band av grafen upprätt, den behöver diamant på sulorna på sina skor.

En ny uppsats av medarbetare vid Rice University och Hong Kong Polytechnic University visar möjligheten att små remsor av grafen - en atomtjocka ark av kol - kan stå högt på ett underlag med lite stöd. Detta leder till möjligheten att uppsättningar av grafenväggar kan bli komponenter med ultrahög densitet i elektroniska eller spintroniska enheter.

Verket publicerades denna månad i onlineupplagan av Journal of the American Chemical Society.

Beräkningar av Rice teoretiske fysiker Boris Yakobson, Biträdande professor Feng Ding vid Hong Kong Polytechnic och deras medarbetare visade att substrat inte bara av diamant utan också nickel kunde kemiskt binda kanten på en remsa av ett grafennanorband. Eftersom kontakten är så liten, grafenväggarna behåller nästan alla sina inneboende elektriska eller magnetiska egenskaper.

Och eftersom de är så tunna, Yakobson och Ding beräknade en teoretisk potential att sätta 100 biljoner grafenväggfälteffekttransistorer (FET) på ett kvadratcentimeterschip.

Enbart den potentialen kan göra det möjligt att blåsa förbi gränserna i Moores lag – något Yakobson en gång diskuterade med Intels grundare Gordon Moore själv.

"Vi träffades i Montreal, när nano var ett nytt barn på kvarteret, och hade ett bra samtal, sa Yakobson, Rices Karl F. Hasselmann professor i teknik och professor i materialvetenskap och maskinteknik och i kemi. "Moore gillade att prata om kiselwafers i termer av fastigheter. Efter hans metafor, en upprätt arkitektur skulle öka tätheten av kretsar på ett chip - som att gå från hus i ranchstil i Texas till skyskrapor i Hong Kong.

"Den här typen av strategi kan hjälpa till att upprätthålla Moores lag i ett extra decennium, " han sa.

Ett materialark som är en bråkdel av en nanometer brett är ganska böjligt, han sa, men fysikens lagar är på dess sida. Bindningsenergier mellan kol i diamantmatrisen och kol i grafen maximeras vid kanten, och molekylerna binder starkt i en 90-graders vinkel. Minimal energi krävs för att grafenet ska stå upprätt, vilket är dess föredragna tillstånd. (Väggar på ett nickelsubstrat skulle vinklas i cirka 30 grader, forskarna hittade.)

Yakobson sa att väggarna kunde vara så nära varandra som 7/10 av en nanometer, vilket skulle bibehålla de oberoende elektroniska egenskaperna hos individuella nanorband. De skulle potentiellt kunna odlas på kisel, kiseldioxid, aluminiumoxid eller kiselkarbid.

Forskningen illustrerade skillnader mellan väggar gjorda av två olika typer av grafen, sicksack och fåtölj, så kallade på grund av hur deras kanter är formade.

Ark av grafen anses vara halvmetaller som har begränsad användning inom elektronik eftersom elektrisk ström skjuter rakt igenom utan motstånd. Dock, nanorband för fåtöljer kan bli halvledare; ju tunnare band, ju större bandgap, vilket är viktigt för transistorer.

Sicksack nanoband är magnetiska. Elektroner vid deras motsatta kanter snurrar i motsatta riktningar, en egenskap som kan styras av en elektrisk ström; detta gör dem lämpliga för spintroniska enheter.

I båda fallen, väggarnas elektroniska egenskaper kan justeras genom att ändra deras höjd.

Forskarna föreslog också att nanoväggar skulle kunna bli nanoarkar genom att fästa motsatta ändar av ett grafenband på substratet. Istället för att ligga platt på diamant- eller nickelytan, energierna på spel längs bindningskanterna skulle naturligtvis tvinga grafenremsan att höjas i mitten. Det skulle i huvudsak bli ett halvt nanorör med sin egen uppsättning potentiellt användbara egenskaper.

Exakt hur man förvandlar dessa tvådimensionella byggstenar till en tredimensionell enhet innebär utmaningar, men utdelningen är stor, sa Yakobson. Han noterade att forskningen lägger grunden för subnanometer elektronisk teknik.