Kisel - det glänsande, spröd metall som vanligtvis används för att göra halvledare-är en viktig ingrediens i dagens elektronik. Men eftersom elektroniska enheter har blivit mindre och mindre, att skapa små kiselkomponenter som passar in i dem har blivit mer utmanande och dyrare.

Nu, UCLA -kemister har utvecklat en ny metod för att producera nanoribb av grafen, nästa generations strukturer som många forskare tror kommer att en dag driva elektroniska enheter.

Denna forskning publiceras online i Journal of the American Chemical Society .

Nanoribonen är extremt smala remsor av grafen, bredden på bara några kolatomer. De är användbara eftersom de har en bandgap, vilket innebär att elektroner måste "skjutas" för att flöda genom dem för att skapa elektrisk ström, sa Yves Rubin, en professor i kemi vid UCLA College och huvudförfattaren till forskningen.

"Ett material som inte har någon bandgap låter elektroner flöda obehindrat och kan inte användas för att bygga logikkretsar, " han sa.

Rubin och hans forskargrupp konstruerade grafen nanoribbons molekyl för molekyl med hjälp av en enkel reaktion baserad på ultraviolett ljus och exponering för 600-graders värme.

"Ingen annan har kunnat göra det, men det kommer att vara viktigt om man vill bygga dessa molekyler i industriell skala, "sa Rubin, som också är medlem i California NanoSystems Institute vid UCLA.

Processen förbättras jämfört med andra befintliga metoder för att skapa grafen -nanoribb, varav en involverar att klippa upp öppna rör av grafen som kallas kolnanorör. Det specifika tillvägagångssättet är oprecist och ger band av inkonsekventa storlekar - ett problem eftersom värdet på ett nanoribons bandgap beror på dess bredd, Sa Rubin.

För att skapa nanoribbons, forskarna började med att odla kristaller av fyra olika färglösa molekyler. Kristallerna låste molekylerna i den perfekta orienteringen för att reagera, och laget använde sedan ljus för att sy molekylerna i polymerer, som är stora strukturer gjorda av upprepande enheter av kol- och väteatomer.

Forskarna placerade sedan det glänsande, djupblå polymerer i en ugn som endast innehåller argongas och värmde dem till 600 grader Celsius. Värmen gav den nödvändiga energikickan för att polymererna skulle bilda de slutliga bindningarna som gav nanoribonen deras slutliga form:sexkantiga ringar bestående av kolatomer, och väteatomer längs bandens kanter.

"Vi förkolar i huvudsak polymererna, men vi gör det på ett kontrollerat sätt, Sa Rubin.

Processen, vilket tog ungefär en timme, gav grafen -nanoribon bara åtta kolatomer breda men tusentals atomer långa. Forskarna verifierade molekylstrukturen för nanoribonen, som var djupt svarta i färg och glänsande, genom att skina ljus med olika våglängder mot dem.

"Vi tittade på vilka våglängder av ljus som absorberades, "Rubin sa." Detta avslöjar signaturer av bandens struktur och sammansättning. "

Forskarna har lämnat in en patentansökan för processen.

Rubin sa att laget nu studerar hur man bättre kan manipulera nanoribbonen - en utmaning eftersom de tenderar att hålla ihop.

"Just nu, de är fibrer, "Rubin sa." Nästa steg kommer att kunna hantera varje nanoribon en efter en. "