(PhysOrg.com) -- Nell'annuncio della scorsa settimana del Premio Nobel per la Fisica, la Royal Swedish Academy of Sciences ha elogiato le "proprietà eccezionali del grafene che provengono dallo straordinario mondo della fisica quantistica". Se prima non fosse stato abbastanza caldo, questo foglio di carbonio atomicamente sottile è ora ufficialmente sotto i riflettori globali.

La promessa del grafene risiede nella semplicità della sua struttura:un reticolo "a filo di pollo" di atomi di carbonio dello spessore di un solo strato. Questo foglio confina gli elettroni in una dimensione, costringendoli a correre su un aereo. Tale confinamento quantistico si traduce in elettronica stellare, proprietà meccaniche e ottiche ben oltre quelle offerte dal silicio e da altri materiali semiconduttori tradizionali. Cosa c'è di più, se gli elettroni del grafene fossero ristretti in due dimensioni, come in un nanonastro, potrebbe avvantaggiare notevolmente i dispositivi di commutazione logica, la base per le unità di calcolo nei chip dei computer di oggi.

Ora, Yuegang Zhang, scienziato dei materiali dei Berkeley Labs e colleghi dell'Università della California, Los Angeles si sta muovendo verso dispositivi più efficienti studiando il "rumore" in tali nanonastri di grafene, strisce unidimensionali di grafene con larghezze su scala nanometrica.

“I nanonastri di grafene atomicamente sottili ci hanno fornito un'eccellente piattaforma per rivelare la forte correlazione tra la fluttuazione della conduttanza e le strutture elettroniche quantizzate dei sistemi quasi unidimensionali, "dice Zhang, uno scienziato del personale nella struttura di nanostrutture inorganiche presso la fonderia molecolare. "Questo metodo dovrebbe avere un uso molto più ampio per comprendere i fenomeni di trasporto quantistico in altri dispositivi nanoelettronici o molecolari".

Zhang e colleghi hanno precedentemente riportato modi per fabbricare pellicole di grafene (www.physorg.com/news189954890.html) e rivelare rapporti segnale-rumore a bassa frequenza per dispositivi al grafene su un substrato di silice (www.physorg.com/news200314797.html ).

Nello studio attuale, il team ha realizzato nanonastri di grafene utilizzando una tecnica di fabbricazione basata su maschere di nanofili. Misurando la fluttuazione della conduttanza, o "rumore" di elettroni nei nanonastri di grafene, i ricercatori hanno sondato direttamente l'effetto del confinamento quantistico in queste strutture. Le loro scoperte mappano la struttura della banda elettronica di questi nanonastri di grafene utilizzando un robusto metodo di sondaggio elettrico. Questo metodo può essere ulteriormente applicato a una vasta gamma di materiali su scala nanometrica, compresi i dispositivi elettronici a base di grafene.

“Ci stupisce osservare una correlazione così chiara tra il rumore e la struttura a bande di questi nanomateriali di grafene, ", afferma l'autore principale Guangyu Xu, un fisico all'Università della California, Los Angeles. “Questo lavoro aggiunge un forte supporto alla formazione di sottobande quasi unidimensionali nei nanonastri di grafene, in cui il nostro metodo risulta essere molto più robusto della misurazione della conduttanza”.

Un documento che riporta questa ricerca dal titolo, “La fluttuazione della conduttanza migliorata dall'effetto di confinamento quantistico nei nanonastri di grafene, ” appare in Nano lettere ed è disponibile per gli abbonati online. Co-autore dell'articolo con Zhang e Xu c'erano Carlos Torres, Jr., Emil canzone, Jianshi Tang, Jingwei Bai, Xiangfeng Duan e Kang L. Wang.

Parti di questo lavoro presso la Molecular Foundry sono state supportate dall'Office of Science del DOE.