Scienziati dell'Università di Aalto e dell'Università di Utrecht hanno creato contatti a singolo atomo tra nanonastri d'oro e di grafene.

Nel loro articolo pubblicato su Comunicazioni sulla natura , il team di ricerca dimostra come stabilire contatti elettrici con singoli legami chimici con nanonastri di grafene. Il grafene è un singolo strato di atomi di carbonio disposti in un reticolo a nido d'ape. Si prevede che sarà un materiale rivoluzionario per l'elettronica futura.

I transistor al grafene che funzionano a temperatura ambiente richiedono di lavorare su una scala dimensionale inferiore a 10 nanometri. Ciò significa che le nanostrutture di grafene devono essere larghe solo poche decine di atomi. Questi transistor avranno bisogno di contatti elettrici atomicamente precisi. Un team di ricercatori ha ora dimostrato sperimentalmente come questo può essere fatto.

Nel loro articolo gli scienziati affrontano il problema dimostrando come un singolo legame chimico può essere utilizzato per stabilire un contatto elettrico con un nanonastro di grafene.

"Non possiamo usare clip a coccodrillo su scala atomica. L'uso di legami chimici ben definiti è la strada da seguire per le nanostrutture di grafene per realizzare il loro potenziale nell'elettronica futura, ", afferma il professor Peter Liljeroth che dirige il gruppo di fisica della scala atomica presso l'Università di Aalto.

Il team ha utilizzato la microscopia a forza atomica (AFM) e la microscopia a scansione di tunnel (STM) per mappare la struttura dei nanonastri di grafene con risoluzione atomica. I ricercatori hanno utilizzato impulsi di tensione dalla punta del microscopio a scansione a effetto tunnel per formare singoli legami con i nanonastri di grafene, precisamente in una posizione atomica specifica. L'impulso rimuove un singolo atomo di idrogeno dall'estremità di un nanonastro di grafene e questo avvia la formazione del legame.

"AFM e STM combinati ci consentono di caratterizzare le nanostrutture di grafene atomo per atomo, fondamentale per capire come la struttura, i legami con i contatti e le loro proprietà elettriche sono correlati, " spiega il dottor Ingmar Swart che guida il team che si concentra sulle misurazioni STM e AFM presso l'Università di Utrecht

Combinando gli esperimenti di microscopia con la modellazione teorica, il team ha sviluppato un quadro dettagliato delle proprietà dei nanonastri contattati. La scoperta più significativa è che un singolo legame chimico forma un contatto elettronicamente trasparente con il nanonastro di grafene, senza alterare la sua struttura elettronica complessiva. Questa potrebbe essere la chiave per utilizzare le nanostrutture di grafene nei futuri dispositivi elettronici, poiché il contatto non modifica le proprietà intrinseche del nastro.

"Questi esperimenti su strutture atomicamente ben definite ci permettono di confrontare quantitativamente teoria ed esperimento. Questa è una grande opportunità per testare nuove idee teoriche, " conclude il dottor Ari Harju, leader del team teorico nel progetto presso l'Università di Aalto.

Lo studio è stato condotto presso il Dipartimento di Fisica Applicata dell'Università di Aalto e presso il Debye Institute dell'Università di Utrecht. I gruppi di Aalto fanno parte dei centri di eccellenza dell'Accademia della Finlandia in "Fenomeni e dispositivi quantistici a bassa temperatura" e "Nanoscienze computazionali". L'Accademia di Finlandia e il Consiglio europeo della ricerca ERC hanno finanziato la ricerca.

L'articolo è intitolato "Soppressione dell'accoppiamento elettrone-vibrone in nanonastri di grafene contattati tramite un singolo atomo".