(PhysOrg.com) -- Quando la maggior parte di noi sente la parola "difetto", pensiamo a un problema che deve essere risolto. Ma un team di ricercatori della University of South Florida (USF) ha creato un nuovo difetto che potrebbe essere una soluzione a una sfida crescente nello sviluppo di futuri dispositivi elettronici.

Il team guidato dai professori USF Matthias Batzill e Ivan Oleynik, la cui scoperta è stata pubblicata ieri sulla rivista Nanotecnologia della natura , hanno sviluppato un nuovo metodo per aggiungere un difetto esteso al grafene, un foglio planare di atomi di carbonio dello spessore di un atomo che molti credono possa sostituire il silicio come materiale per costruire praticamente tutta l'elettronica.

Non è semplice lavorare con il grafene, però. Per essere utile in applicazioni elettroniche come circuiti integrati, piccoli difetti devono essere introdotti nel materiale. I precedenti tentativi di creare i difetti necessari si sono rivelati incoerenti o hanno prodotto campioni in cui solo i bordi di sottili strisce di grafene o nanonastri di grafene possedevano un'utile struttura del difetto. Però, i bordi atomicamente affilati sono difficili da creare a causa della rugosità naturale e della chimica incontrollata dei legami penzolanti sul bordo dei campioni.

Il team USF ha ora trovato un modo per creare un ambiente ben definito, difetto esteso attraverso diversi atomi, contenente anelli di carbonio ottagonali e pentagonali incastonati in un perfetto foglio di grafene. Questo difetto agisce come un filo metallico quasi unidimensionale che conduce facilmente la corrente elettrica. Tali difetti potrebbero essere utilizzati come interconnessioni metalliche o elementi di strutture di dispositivi interamente in carbonio, elettronica su scala atomica.

Allora come ha fatto la squadra? Il gruppo sperimentale, guidato dalla teoria, utilizzato le proprietà auto-organizzanti di un substrato di nichel monocristallino, e ha utilizzato una superficie metallica come impalcatura per sintetizzare due semifogli di grafene traslati l'uno rispetto all'altro con precisione atomica. Quando le due metà si fusero al confine, hanno naturalmente formato un difetto di linea esteso. Sia la microscopia a effetto tunnel a scansione che i calcoli della struttura elettronica sono stati utilizzati per confermare che questo nuovo difetto di carbonio unidimensionale possedeva un ben definito, struttura atomica periodica, così come le proprietà metalliche all'interno della striscia stretta lungo il difetto.

Questo minuscolo filo potrebbe avere un grande impatto sul futuro dei chip per computer e sulla miriade di dispositivi che li utilizzano. Alla fine del XX secolo, gli ingegneri informatici hanno descritto un fenomeno chiamato legge di Moore, che sostiene che il numero di transistor che possono essere incorporati in modo economico in un processore per computer raddoppia all'incirca ogni due anni. Questa legge si è rivelata corretta, e la società ha raccolto i benefici man mano che i computer diventano più veloci, più piccoli, e più economico. Negli ultimi anni, però, alcuni fisici e ingegneri sono arrivati ​​a credere che senza nuove scoperte in nuovi materiali, potremmo presto raggiungere la fine della legge di Moore. Poiché i transistor a base di silicio vengono ridotti alla loro scala più piccola possibile, trovare modi per imballare di più su un singolo processore diventa sempre più difficile.

I fili metallici nel grafene possono aiutare a sostenere la velocità della tecnologia dei microprocessori prevista dalla legge di Moore anche in futuro. La scoperta da parte del team USF, con il sostegno della National Science Foundation, potrebbe aprire la porta alla creazione della prossima generazione di dispositivi elettronici utilizzando nuovi materiali. Questa nuova scoperta sarà immediatamente disponibile in nuovi nano-dispositivi? Forse non subito, ma può fornire un passo cruciale nello sviluppo di piccoli, ancora più potente, dispositivi elettronici in un futuro non troppo lontano.