Componenti elettronici essenziali, come diodi e barriere a tunnel, possono essere incorporati in singoli fili di grafene (nanoribbons) con precisione atomica. L'obiettivo è creare dispositivi elettronici a base di grafene con velocità operative estremamente elevate. La scoperta è stata fatta in una collaborazione tra l'Università di Aalto e i loro colleghi dell'Università di Utrecht e TU Delft nei Paesi Bassi. L'opera è pubblicata in Comunicazioni sulla natura .

Il grafene "materiale meraviglioso" ha molte caratteristiche interessanti, e i ricercatori di tutto il mondo sono alla ricerca di nuovi modi per utilizzarli. Il grafene stesso non ha le caratteristiche necessarie per accendere e spegnere le correnti elettriche e per questo particolare problema devono essere trovate soluzioni intelligenti. "Possiamo realizzare strutture di grafene con precisione atomica. Selezionando determinate sostanze precursori (molecole), possiamo codificare la struttura del circuito elettrico con estrema precisione, " spiega Peter Liljeroth della Aalto University, che ha ideato il progetto di ricerca insieme a Ingmar Swart dell'Università di Utrecht.

Integrazione senza problemi

Le proprietà elettroniche del grafene possono essere controllate sintetizzandolo in strisce molto strette (nanoribbons di grafene). Ricerche precedenti hanno dimostrato che le caratteristiche elettroniche del nastro dipendono dalla sua larghezza atomica. Un nastro largo cinque atomi si comporta in modo simile a un filo metallico con caratteristiche di conduzione estremamente buone, ma l'aggiunta di due atomi rende il nastro un semiconduttore. "Ora siamo in grado di integrare perfettamente cinque nastri larghi un atomo con sette nastri larghi un atomo. Questo ti dà una giunzione metallo-semiconduttore, che è un elemento costitutivo di base dei componenti elettronici, "Secondo Ingmar Swart.

Chimica su una superficie

I ricercatori hanno prodotto le loro strutture elettroniche di grafene attraverso una reazione chimica. Hanno fatto evaporare le molecole precursori su un cristallo d'oro, dove reagiscono in modo molto controllato per produrre nuovi composti chimici. "Si tratta di un metodo diverso da quello attualmente utilizzato per produrre nanostrutture elettriche, come quelli sui chip dei computer. Per il grafene, è così importante che la struttura sia precisa a livello atomico ed è probabile che la via chimica sia l'unico metodo efficace, " Conclude Ingmar Swart.

Caratteristiche elettroniche

I ricercatori hanno utilizzato tecniche microscopiche avanzate per determinare anche le caratteristiche elettroniche e di trasporto delle strutture risultanti. È stato possibile misurare la corrente elettrica attraverso un dispositivo a nanonastro di grafene con una struttura atomica esattamente nota. "Questa è la prima volta in cui possiamo creare, ad esempio, una barriera a tunnel e conoscere veramente la sua esatta struttura atomica. La misurazione simultanea della corrente elettrica attraverso il dispositivo ci consente di confrontare la teoria e gli esperimenti su un livello molto quantitativo, " dice Peter Liljeroth.