Los físicos de la Universidad de Basilea logran sintetizar nanocintas de grafeno dopadas con boro y caracterizar su estructura, propiedades electrónicas y químicas. El material modificado podría potencialmente usarse como sensor para los óxidos de nitrógeno, que son dañinos para el medio ambiente, los científicos informan en el último número de Comunicaciones de la naturaleza .

El grafeno es uno de los materiales más prometedores para mejorar los dispositivos electrónicos. La hoja de carbono bidimensional exhibe una alta movilidad de electrones y, por lo tanto, tiene una conductividad excelente. Aparte de los semiconductores habituales, el material carece de la llamada banda prohibida, un rango de energía en un sólido donde no pueden existir estados de electrones. Por lo tanto, evita una situación en la que el dispositivo se apaga electrónicamente. Sin embargo, para fabricar interruptores electrónicos eficientes a partir de grafeno, es necesario que el material se pueda "encender" y "apagar".

La solución a este problema radica en recortar la hoja de grafeno a una forma de cinta, llamado nanocintas de grafeno (GNR). Por tanto, puede modificarse para tener un intervalo de banda cuyo valor depende del ancho de la forma.

Síntesis sobre superficie dorada

Para ajustar la banda prohibida para que las nanocintas de grafeno actúen como un semiconductor de silicio bien establecido, las cintas están siendo dopadas. Con ese fin, los investigadores introducen intencionalmente impurezas en material puro con el fin de modular sus propiedades eléctricas. Si bien se ha realizado el dopaje con nitrógeno, el dopaje con boro ha permanecido sin explorar. Después, las propiedades electrónicas y químicas no se han aclarado hasta ahora.

Prof.Dr. Ernst Meyer y Dr. Shigeki Kawai del Departamento de Física de la Universidad de Basilea, asistido por investigadores de universidades japonesas y finlandesas, han logrado sintetizar nanocintas de grafeno dopadas con boro con varios anchos. Utilizaron una reacción química en la superficie con una molécula precursora recién sintetizada en una superficie de oro atómicamente limpia. Las estructuras químicas se resolvieron directamente mediante microscopía de fuerza atómica de última generación a baja temperatura.

Hacia un sensor de óxido de nitrógeno

El sitio dopado del átomo de boro se confirmó de manera inequívoca y su relación de dopaje (el número de átomos de boro en relación con el número total de átomos dentro de la nanocinta) era del 4,8 por ciento atómico. Al dosificar gas de óxido nítrico, También se pudo confirmar la propiedad química conocida como acidez de Lewis.

El gas de óxido nítrico dopado se adsorbió de forma altamente selectiva en el sitio del boro. Esta medida indica que la nanocinta de grafeno dopado con boro se puede utilizar para un sensor de gas de alta sensibilidad para los óxidos de nitrógeno, que actualmente son un tema candente en la industria por ser altamente dañino para el medio ambiente.