(PhysOrg.com) -- Per mettere in piedi un nastro di grafene, ha bisogno di diamanti sulle suole delle sue scarpe.

Un nuovo articolo dei collaboratori della Rice University e dell'Hong Kong Polytechnic University dimostra la possibilità che minuscole strisce di grafene - fogli di carbonio dello spessore di un atomo - possano stare in piedi su un substrato con un piccolo supporto. Ciò porta alla possibilità che array di pareti di grafene possano diventare componenti ad altissima densità di dispositivi elettronici o spintronici.

L'opera è stata pubblicata questo mese nell'edizione online del Giornale dell'American Chemical Society.

Calcoli del fisico teorico di Rice Boris Yakobson, L'assistente professore Feng Ding del Politecnico di Hong Kong e i loro collaboratori hanno mostrato che i substrati non solo di diamante, ma anche di nichel potrebbero legare chimicamente il bordo di una striscia di un nanoribbon di grafene. Perché il contatto è così leggero, le pareti del grafene conservano quasi tutte le loro proprietà elettriche o magnetiche intrinseche.

E poiché sono così magri, Yakobson e Ding hanno calcolato un potenziale teorico di mettere 100 trilioni di transistor ad effetto di campo (FET) a parete di grafene su un chip di un centimetro quadrato.

Quel potenziale da solo potrebbe consentire di superare i limiti impliciti nella legge di Moore, una cosa che Yakobson una volta discusse con il fondatore di Intel Gordon Moore stesso.

"Ci siamo incontrati a Montreal, quando nano era un nuovo arrivato nel quartiere, e ho fatto una bella conversazione, " disse Yakobson, Rice's Karl F. Hasselmann Chair in Engineering e professore di scienza dei materiali, ingegneria meccanica e chimica. "A Moore piaceva parlare di wafer di silicio in termini di proprietà immobiliari. Seguendo la sua metafora, un'architettura verticale aumenterebbe la densità dei circuiti su un chip, come passare da case in stile ranch in Texas a condomini di grattacieli a Hong Kong.

"Questo tipo di strategia può aiutare a sostenere la legge di Moore per un ulteriore decennio, " Egli ha detto.

Un foglio di materiale largo una frazione di nanometro è piuttosto flessibile, Egli ha detto, ma le leggi della fisica sono dalla sua parte. Le energie di legame tra il carbonio nella matrice del diamante e il carbonio nel grafene sono massimizzate sul bordo, e le molecole si legano fortemente con un angolo di 90 gradi. L'energia minima è necessaria affinché il grafene stia in piedi, che è il suo stato preferito. (Le pareti su un substrato di nichel sarebbero angolate di circa 30 gradi, i ricercatori hanno scoperto.)

Yakobson ha detto che le pareti potrebbero essere vicine l'una all'altra fino a 7/10 di nanometro, che manterrebbero le proprietà elettroniche indipendenti dei singoli nanonastri. Potrebbero essere potenzialmente coltivati ​​su silicio, biossido di silicio, ossido di alluminio o carburo di silicio.

La ricerca ha illustrato differenze tra pareti costituite da due distinti tipi di grafene, zigzag e poltrona, così chiamati per il modo in cui sono modellati i loro bordi.

I fogli di grafene sono considerati semimetalli che hanno un uso limitato nell'elettronica perché la corrente elettrica scorre direttamente senza resistenza. Però, i nanonastri da poltrona possono diventare semiconduttori; più sottile è il nastro, maggiore è la banda proibita, che è essenziale per i transistor.

I nanonastri a zigzag sono magnetici. Gli elettroni ai loro bordi opposti ruotano in direzioni opposte, una caratteristica che può essere controllata da una corrente elettrica; questo li rende adatti per dispositivi spintronici.

In entrambi i casi, le proprietà elettroniche delle pareti possono essere regolate modificando la loro altezza.

I ricercatori hanno anche suggerito che le nanopareti potrebbero diventare nanoarchi attaccando le estremità opposte di un nastro di grafene al substrato. Piuttosto che sdraiarsi sulla superficie del diamante o del nichel, le energie in gioco lungo i bordi di rilegatura costringerebbero naturalmente la striscia di grafene a salire nel mezzo. Diventerebbe essenzialmente un mezzo nanotubo con un proprio insieme di proprietà potenzialmente utili.

Proprio come trasformare questi mattoni bidimensionali in un dispositivo tridimensionale presenta sfide, ma il guadagno è grande, ha detto Yakobson. Ha notato che la ricerca pone le basi per la tecnologia elettronica subnanometrica.