(PhysOrg.com) -- I ricercatori dell'Università di Houston hanno sviluppato un metodo per creare array di cristalli singoli del materiale grafene, un progresso che apre la possibilità di sostituire il silicio nei computer e nell'elettronica ad alte prestazioni. Il lavoro dei ricercatori UH e dei loro collaboratori è presente sulla copertina del numero di giugno di Materiali della natura .

Il grafene è uno strato di carbonio dello spessore di un atomo che è stato fabbricato per la prima volta nel 2004. Gli array di cristalli singoli del materiale potrebbero essere utilizzati per creare una nuova classe di transistor ad alta velocità e circuiti integrati che utilizzano meno energia dell'elettronica al silicio perché il grafene conduce elettricità con poca resistenza o generazione di calore.

Ma l'industria ha bisogno di un metodo affidabile e privo di difetti per la produzione di grandi quantità di singoli cristalli di grafene. Lo sviluppo riportato in Materiali della natura segna un passo verso il perfezionamento di tale metodo.

"Utilizzando questi semi, possiamo far crescere una serie ordinata di migliaia o milioni di singoli cristalli di grafene, " disse Qingkai Yu, il primo autore dell'articolo. Yu ha sviluppato il processo di crescita del cristallo singolo presso l'UH Center for Advanced Materials (CAM), dove era un assistente di ricerca professore di ingegneria elettrica e informatica.

"Speriamo che l'industria esamini questi risultati e consideri gli array ordinati come un possibile mezzo per fabbricare dispositivi elettronici, " disse Yu, che ora è assistente professore presso la Texas State University di San Marcos e rimane un capo progetto al CAM.

Yu e Steven Pei, Professore UH di ingegneria elettrica e informatica e vicedirettore del CAM, ha inventato la tecnica di crescita dei semi di grafene che UH ha brevettato nel 2010.

"C'è ancora molta strada da fare. Tuttavia, questo sviluppo rende possibile la fabbricazione di circuiti integrati con transistor in grafene. Questa potrebbe effettivamente essere la prima tecnologia di circuito integrato praticabile basata sulla nanoelettronica, " disse Pei.

Yong P. Chen, un assistente professore di nanoscienze e fisica alla Purdue University, era l'autore corrispondente del giornale.

In CAM, array di grafene a cristallo singolo sono stati coltivati ​​sopra una lamina di rame all'interno di una camera contenente gas metano utilizzando un processo chiamato deposizione chimica da vapore. Questo processo è stato introdotto da Yu al CAM nel 2008 ed è ora ampiamente accettato come metodo standard per creare pellicole di grafene di grandi dimensioni per potenziali applicazioni in display touch-screen, e-book e celle solari.

"Il grafene non c'è ancora, in termini di produzione di massa di alta qualità come il silicio, ma questo è un passo molto importante in quella direzione, " disse Chen, che ha guidato gli sforzi di caratterizzazione del grafene a Purdue.

Oltre a Yu e Pei, Studenti laureati UH Wei Wu e Zhihua Su, i ricercatori post-dottorato Zhihong Liu e Peng Peng e l'assistente professore Jiming Bao insieme a Chen e ad altri nove ricercatori della Purdue University, Laboratorio nazionale di Brookhaven, Argonne National Laboratories e Carl Zeiss SMT Inc. sono gli autori del documento.

L'anno scorso, due scienziati hanno ricevuto il premio Nobel per la fisica per aver scoperto il grafene. A quel tempo, Yu stava lavorando alla CAM per sviluppare modi per produrre grandi quantità di grafene di alta qualità.

I risultati riportati in Materiali della natura hanno dimostrato che i ricercatori possono controllare la crescita degli array ordinati. I ricercatori sono stati anche i primi a dimostrare le proprietà elettroniche dei singoli bordi dei grani.