(Phys.org) — Il grafene è stato considerato un candidato caldo per una nuova generazione di elettronica senza silicio dalla scoperta di questa forma bidimensionale di carbonio. Però, il grafene non è un semiconduttore. Nel diario Angewandte Chemie , un team internazionale di ricercatori ha ora introdotto un nitruro di carbonio, un analogo strutturale del grafene fatto di carbonio e azoto che sembra esibire proprietà semiconduttive.
Con un planare, esagonale, struttura a nido d'ape ed elettroni in movimento libero, il grafene è, in linea di principio, nient'altro che uno strato di grafite di un singolo atomo. Da un punto di vista elettronico, è una sostanza molto interessante, ma manca il tipico band gap elettronico che lo renderebbe un semiconduttore. Questo gap di banda è la differenza di energia tra la banda di valenza e la banda di conduzione degli elettroni. Per essere efficace, questo divario non deve essere troppo grande, in modo che consenta agli elettroni di spostarsi facilmente dalla banda di valenza alla banda di conduzione quando eccitati. Vari metodi sono stati precedentemente utilizzati per fornire al grafene un tale gap di banda. Un'idea alternativa è quella di realizzare un "nitruro di carbonio grafitico", un materiale fatto di carbonio e azoto, che dovrebbe avere proprietà molto simili al grafene. Un team di ricercatori dell'Università di Liverpool (Regno Unito), l'Università di Ulm (Germania), l'Università Humboldt di Berlino (Germania), l'Università Aalto (Finlandia), University College di Londra (Regno Unito), e il Max Planck Institute of Colloids and Interfaces di Potsdam (Germania) è stato in grado di realizzare per la prima volta un materiale del genere.
Microscopia elettronica a trasmissione e microscopia a scansione di forza, così come gli esami cristallografici a raggi X hanno dimostrato che i sottili film cristallini sono a base di triazina, nitruro di carbonio grafitico (TGCN). Le triazine sono anelli a sei membri contenenti tre atomi di carbonio e tre di azoto. Il nuovo materiale è costituito da tali anelli di triazina, con ulteriori atomi di azoto che collegano gli anelli in gruppi di tre per creare uno strato bidimensionale. Il team guidato da Andrew I. Cooper e Michael J. Bojdys ritiene che questi strati non siano completamente planari, ma sono invece leggermente ondulate.
TGCN ha quindi una struttura simile a quella della grafite, tuttavia, come sperato, è un semiconduttore. I film prodotti erano costituiti da tre a diverse centinaia di strati di atomi con un gap di banda diretto tra 1,6 e 2,0 eV. Durante il processo produttivo, gli strati di TGCN sono preferibilmente depositati su substrati. La cristallizzazione del TGCN sulla superficie del quarzo isolante offre un potenziale per applicazioni praticamente rilevanti. Questo potrebbe essere un passo verso l'era post-silicio dell'elettronica.
