(PhysOrg.com) -- Gli scienziati hanno fatto un passo avanti verso la creazione di nanocircuiti sul grafene, ampiamente considerato come il candidato più promettente per sostituire il silicio come elemento costitutivo dei transistor. Hanno ideato un processo in un solo passaggio semplice e veloce per la creazione di nanofili, sintonizzando le proprietà elettroniche dell'ossido di grafene ridotto e consentendogli così di passare dall'essere un materiale isolante a un materiale conduttore.

La tecnica funziona con più forme di grafene ed è destinata a diventare una scoperta importante per lo sviluppo dell'elettronica al grafene. La ricerca appare nell'11 giugno 2010, numero della rivista Scienza .

Gli scienziati che lavorano con i nanocircuiti sono entusiasti del grafene perché gli elettroni incontrano meno resistenza quando viaggiano lungo il grafene rispetto al silicio e perché i transistor al silicio di oggi sono piccoli quasi quanto consentito dalle leggi della fisica. Il grafene ha anche il vantaggio dovuto al suo spessore:è un foglio di carbonio dello spessore di un singolo atomo. Mentre la nanoelettronica del grafene potrebbe essere più veloce e consumare meno energia del silicio, nessuno sapeva come produrre nanostrutture di grafene con un metodo così riproducibile o scalabile. Questo fino ad ora.

"Abbiamo dimostrato che riscaldando localmente l'ossido di grafene isolante, sia i fiocchi che le varietà epitassiali, con una punta per microscopio a forza atomica, possiamo scrivere nanofili con dimensioni fino a 12 nanometri. E possiamo regolare le loro proprietà elettroniche in modo che siano fino a quattro ordini di grandezza più conduttive. Non abbiamo riscontrato alcun segno di usura della punta o lacerazione del campione, " disse Elisa Riedo, professore associato presso la School of Physics del Georgia Institute of Technology.

Alla macroscala, la conduttività dell'ossido di grafene può essere modificata da un materiale isolante a un materiale simile al grafene più conduttivo utilizzando grandi forni. Ora, il team di ricerca ha utilizzato TCNL per aumentare la temperatura dell'ossido di grafene ridotto su scala nanometrica, così possono disegnare nanocircuiti simili al grafene. Hanno scoperto che quando ha raggiunto i 130 gradi Celsius, l'ossido di grafene ridotto cominciò a diventare più conduttivo.

"Quindi la bellezza di questo è che abbiamo ideato un semplice, tecnica robusta e riproducibile che ci consente di trasformare un campione isolante in un nanofilo conduttore. Queste proprietà sono il segno distintivo di una tecnologia produttiva, " ha detto Paul Sheehan, capo della sezione di nanoscienze di superficie e tecnologia dei sensori presso il Naval Research Laboratory di Washington, D.C.

Il team di ricerca ha testato due tipi di ossido di grafene:uno a base di carburo di silicio, l'altro con polvere di grafite.

"Penso che ci siano tre cose in questo studio che lo fanno risaltare, " ha detto William P. King, professore associato nel dipartimento di Scienze e Ingegneria Meccanica presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign. "Primo, è che l'intero processo avviene in un unico passaggio. Si passa dall'ossido di grafene isolante a un materiale elettronico funzionale semplicemente applicando un nano-riscaldatore. Secondo, pensiamo che qualsiasi tipo di grafene si comporterà in questo modo. Terzo, la scrittura è una tecnica estremamente veloce. Queste nanostrutture possono essere sintetizzate a una velocità così elevata che l'approccio potrebbe essere molto utile per gli ingegneri che vogliono realizzare nanocircuiti".

"Questo progetto è un eccellente esempio delle nuove tecnologie rese possibili dall'elettronica epitassiale al grafene, " disse Walt de Heer, Professore di Regent alla School of Physics della Georgia Tech e il sostenitore originale del grafene epitassiale in elettronica. Il suo studio ha portato alla creazione del Centro di ricerca e scienza dei materiali due anni fa. "La semplice conversione dall'ossido di grafene al grafene è un metodo importante e veloce per produrre fili conduttori. Questo metodo può essere utilizzato non solo per l'elettronica flessibile, ma è possibile, qualche volta in futuro, che i fili di grafene biocompatibili possono essere utilizzati per misurare i segnali elettrici da singole cellule biologiche".