Теперь химики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали новый метод производства нанолент из графена, структур следующего поколения, которые, по мнению многих ученых, однажды будут использоваться в электронных устройствах.Это исследование опубликовано в Интернете в Журнале Американского химического общества.Наноленты представляют собой чрезвычайно узкие полоски графена шириной всего в несколько атомов углерода.
Они полезны, потому что обладают запрещенной зоной, а это означает, что электроны должны «проталкиваться» через них, чтобы создать электрический ток, — сказал Ив Рубин, профессор химии в колледже Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и ведущий автор исследования.«Материал, не имеющий запрещенной зоны, позволяет электронам беспрепятственно проходить через него и не может использоваться для построения логических схем», — сказал он.Рубин и его исследовательская группа построили молекулу из графеновых нанолент, молекулу за молекулой, используя простую реакцию, основанную на ультрафиолетовом свете и воздействии 600-градусного тепла.«Никто другой не смог этого сделать, но это будет важно, если кто-то захочет построить эти молекулы в промышленном масштабе», — сказал Рубин, который также является членом Калифорнийского института наносистем при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе.
Этот процесс улучшает другие существующие методы создания графеновых нанолент, один из которых включает разрезание открытых трубок из графена, известных как углеродные нанотрубки. По словам Рубина, этот конкретный подход неточен и дает ленты несовместимых размеров — проблема, потому что значение ширины запрещенной зоны наноленты зависит от ее ширины.
Чтобы создать наноленты, ученые начали с выращивания кристаллов из четырех различных бесцветных молекул. Кристаллы зафиксировали молекулы в идеальной ориентации для реакции, а затем команда использовала свет, чтобы сшить молекулы в полимеры, которые представляют собой большие структуры, состоящие из повторяющихся единиц атомов углерода и водорода.Затем ученые поместили блестящие темно-синие полимеры в печь, содержащую только газ аргон, и нагрели их до 600 градусов по Цельсию.
Тепло обеспечивало необходимый импульс энергии для полимеров для образования окончательных связей, которые придали нанолентам их окончательную форму: гексагональные кольца, состоящие из атомов углерода, и атомов водорода по краям лент.«По сути, мы обугливаем полимеры, но мы делаем это контролируемым образом», — сказал Рубин.
Процесс, который занял около часа, дал графеновые наноленты шириной всего восемь атомов углерода, но длиной в тысячи атомов. Ученые проверили молекулярную структуру нанолент, которые были темно-черного цвета и блестели, светя на них светом разной длины волны.«Мы посмотрели, какие длины волн света были поглощены», — сказал Рубин. «Это показывает подписи структуры и состава лент».
Исследователи подали заявку на патент на этот процесс.Рубин сказал, что команда сейчас изучает, как лучше манипулировать нанолентами — проблема, потому что они, как правило, держатся вместе.
«Прямо сейчас это пучки волокон», — сказал Рубин. «На следующем этапе мы сможем обрабатывать каждую наноленту одну за другой».