(PhysOrg.com) -- I componenti elettronici basati sul grafene potrebbero rendere obsoleta la nostra attuale elettronica a base di silicio. Grafene, una forma di carbonio scoperta più di recente, consiste di fogli bidimensionali di anelli di carbonio aromatici a sei membri in una disposizione a nido d'ape. A differenza degli strati estesi di grafene, i sottili nastri di grafene hanno proprietà semiconduttive e potrebbero quindi essere candidati per applicazioni elettroniche.
Klaus Müllen e un team dell'Istituto Max Planck per la ricerca sui polimeri di Magonza hanno introdotto un nuovo metodo per la sintesi di lunghi, nastri stretti di grafene con dimensioni definite nel diario Angewandte Chemie.
In precedenza, i nastri di grafene sono stati principalmente tagliati da fogli di grafene più grandi o sono stati ottenuti tagliando longitudinalmente i nanotubi di carbonio aperti. Però, con questi metodi è impossibile produrre nastri che abbiano un preciso rapporto tra larghezza e lunghezza nonché bordi definiti. Questi dettagli sono importanti perché determinano le proprietà elettroniche dei nastri. È stata quindi avviata la ricerca di un metodo che consenta la produzione controllata di nastri di grafene molto stretti, una sfida estremamente difficile. I ricercatori tedeschi che lavorano con Müllen sono ora sulla buona strada per superarlo. Non iniziano con grandi strutture da tagliare (dall'alto verso il basso); invece stanno costruendo i loro nastri da componenti più piccoli (dal basso verso l'alto).
Gli elementi costitutivi selezionati da Müllen e dal suo team sono lunghe catene di anelli di carbonio aromatici a sei membri chiamati polifenlieni. A differenza degli approcci precedenti, non producevano catene diritte; invece li hanno fatti con un flessibile, zigzagando, spina dorsale piegata. Per di più, hanno attaccato le catene laterali degli idrocarburi allo scheletro per aumentare la solubilità nei solventi organici, che permette ai composti di essere sintetizzati e processati in soluzione.
Il passo successivo è una reazione che scinde l'idrogeno (deidrogenazione). Ciò provoca una reazione di chiusura dell'anello in ogni punta appuntita dello zigzag, formando un nuovo anello di carbonio aromatico a sei membri che condivide un lato con tre anelli vicini:la catena si trasforma in un nastro stretto.
In questo modo, il team è stato in grado di produrre una serie di diversi nanonastri con lunghezze che superano i 40 nm. La larghezza del nastro è stata definita dalla dimensione dei "punti" del precursore del polifenilene. I nastri risultanti sono privi di difetti e solubili nei comuni solventi organici.
“Siamo stati i primi a dimostrare che la perfezione strutturale può essere raggiunta dalla classica sintesi dal basso verso l'alto di nanonastri di grafene definiti, "dice Mullen. “La solubilità dei nastri è un requisito importante per la produzione su larga scala di componenti elettronici”.
