(PhysOrg.com) - Para colocar una cinta de grafeno en posición vertical, necesita diamantes en las suelas de sus zapatos.

Un nuevo artículo de colaboradores de la Universidad Rice y la Universidad Politécnica de Hong Kong demuestra la posibilidad de que pequeñas tiras de grafeno (láminas de carbono de un átomo de espesor) puedan mantenerse erguidas sobre un sustrato con un poco de soporte. Esto lleva a la posibilidad de que las matrices de paredes de grafeno se conviertan en componentes de densidad ultra alta de dispositivos electrónicos o espintrónicos.

El trabajo fue publicado este mes en la edición online de la Revista de la Sociedad Química Estadounidense.

Cálculos del físico teórico de Rice Boris Yakobson, El profesor asistente Feng Ding de la Politécnica de Hong Kong y sus colaboradores mostraron que los sustratos no solo de diamante sino también de níquel podían unir químicamente el borde de una tira de nanocintas de grafeno. Porque el contacto es tan leve, las paredes de grafeno conservan casi todas sus propiedades eléctricas o magnéticas inherentes.

Y porque son tan delgados Yakobson y Ding calcularon el potencial teórico de colocar 100 billones de transistores de efecto de campo (FET) de pared de grafeno en un chip de centímetro cuadrado.

Ese potencial por sí solo puede hacer posible superar los límites implícitos en la Ley de Moore, algo que Yakobson discutió una vez con el propio fundador de Intel, Gordon Moore.

"Nos conocimos en Montreal, cuando nano era un niño nuevo en la cuadra, y tuve una buena conversación, "dijo Yakobson, Rice, cátedra Karl F. Hasselmann en Ingeniería y profesor de ciencia de materiales e ingeniería mecánica y de química. "A Moore le gustaba hablar de las obleas de silicio en términos de bienes raíces. Siguiendo su metáfora, una arquitectura vertical aumentaría la densidad de los circuitos en un chip, como pasar de casas estilo rancho en Texas a condominios de rascacielos en Hong Kong.

"Este tipo de estrategia puede ayudar a mantener la Ley de Moore durante una década más, " él dijo.

Una hoja de material de una fracción de nanómetro de ancho es bastante flexible, él dijo, pero las leyes de la física están de su lado. Las energías de unión entre el carbono en la matriz de diamante y el carbono en el grafeno se maximizan en el borde, y las moléculas se unen fuertemente en un ángulo de 90 grados. Se requiere un mínimo de energía para que el grafeno se mantenga erguido, que es su estado preferido. (Las paredes sobre un sustrato de níquel tendrían un ángulo de aproximadamente 30 grados, los investigadores encontraron.)

Yakobson dijo que las paredes podrían estar tan cerca unas de otras como 7/10 de un nanómetro, que mantendría las propiedades electrónicas independientes de las nanocintas individuales. Potencialmente, podrían cultivarse en silicio, dióxido de silicio, óxido de aluminio o carburo de silicio.

La investigación ilustró las diferencias entre las paredes hechas de dos tipos distintos de grafeno, zigzag y sillón, así llamado por la forma en que se forman sus bordes.

Las láminas de grafeno se consideran semimetales que tienen un uso limitado en la electrónica porque la corriente eléctrica se dispara directamente sin resistencia. Sin embargo, las nanocintas de sillón pueden convertirse en semiconductores; cuanto más fina es la cinta, cuanto mayor sea la banda prohibida, que es esencial para los transistores.

Las nanocintas en zigzag son magnéticas. Los electrones en sus bordes opuestos giran en direcciones opuestas, una característica que puede ser controlada por una corriente eléctrica; esto los hace adecuados para dispositivos espintrónicos.

En ambos casos, las propiedades electrónicas de las paredes se pueden ajustar cambiando su altura.

Los investigadores también sugirieron que los nanoparedones podrían convertirse en nanoarcos al unir los extremos opuestos de una cinta de grafeno al sustrato. En lugar de acostarse sobre la superficie del diamante o el níquel, las energías en juego a lo largo de los bordes de unión obligarían naturalmente a que la tira de grafeno se elevara en el medio. Básicamente, se convertiría en un medio nanotubo con su propio conjunto de propiedades potencialmente útiles.

Precisamente cómo convertir estos bloques de construcción bidimensionales en un dispositivo tridimensional presenta desafíos, pero la recompensa es genial, Dijo Yakobson. Señaló que la investigación sienta las bases para la tecnología electrónica subnanométrica.