Наноленты графена конструируют на молекулярном уровне

Узкие полоски графена обладают необычными свойствами, которые делают их перспективными кандидатами в будущие технологии наноэлектроники. Помехой для такого применения является сложность контроля формы нанолент на атомном уровне.

Новый метод прецизионного синтеза графеновых полосок из готовых молекулярных «строительных блоков» разработан сотрудниками Национальной Лаборатории Лоуренса Беркли (Berkeley Lab) и Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley). Используя этот процесс, описанный в журнале Nature Nanotechnology, ученые смогли получить наноленты с дополнительными возможностями, например, с настраиваемыми и зависящими от позиции запрещенными зонами.

До сих пор наноленты в основном получали, вырезая из листа графена, причем из-за невысокой точности метода, каждая из них получалась уникальной, с собственной структурой. Другой способ — развертывания нанотрубок — обеспечивал более ровные края, но также плохо поддавался контролю, поскольку исходные нанотрубки могли различаться шириной и хиральностью.

Третий путь, предложенный Романом Фаселем (Roman Fasel) из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения, заключался в размещении молекул на металлической поверхности и химическом сплавлении их в идеально однородные наноленты. Взяв его за основу, профессора UC Berkeley Кромми (Mike Crommie) и Фишер (Felix Fischer) показали, что варьируя форму составляющих молекул можно изменять ширину итоговых полосок от 0,7 до 1,4 нм, образовывать бесшовные соединения узких полосок с широкими.

В прошлом, ученые задавали пространственную конфигурацию запрещенной зоны микронных устройств легируя материал, т.е. добавляя в него дефекты. Для гораздо более миниатюрных нанолент, оказалось возможно формировать запрещенную зону, изменяя их ширину субнанометровыми приращениями. Новый процесс был назван «молекулярным конструированием запрещенной зоны».

«Изменение ширины в два раза позволяет нам модулировать запрещенную зону более, чем на 1 эВ», — указывает Фишер. Во многих случаях этого вполне достаточно для построения полезных устройств — диодов, транзисторов и светодиодов — более компактных и мощных, чем используемые сегодня. В конечном итоге авторы рассчитывают встроить наноленты в сложные микросхемы — высокопроизводительные аналоги современных компьютерных чипов.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI