(PhysOrg.com) - Grafeno, una capa de un átomo de espesor de una red de carbono con una estructura de panal, tiene un gran potencial para su uso en radios, ordenadores, teléfonos y otros dispositivos electrónicos. Pero las aplicaciones se han visto obstaculizadas porque el grafeno semimetálico, que tiene una banda prohibida cero, no funciona eficazmente como semiconductor para amplificar o cambiar señales electrónicas.

Si bien cortar láminas de grafeno en cintas a nanoescala puede abrir una brecha de banda más grande y mejorar la función, Los dispositivos de 'nanocintas' a menudo tienen corrientes de conducción limitadas, y los dispositivos prácticos requerirían la producción de matrices densas de nanocintas ordenadas, un proceso que hasta ahora no se ha logrado o conceptualizado claramente.

Pero Yu Huang, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Henry Samueli de UCLA, y su equipo de investigación, en colaboración con el profesor de química de UCLA Xiangfeng Duan, puede haber encontrado una nueva solución a los desafíos del grafeno.

En una investigación que se publicará en la edición de marzo de Nanotecnología de la naturaleza (actualmente disponible en línea), El equipo de Huang revela la creación de una nueva nanoestructura de grafeno llamada nanomola de grafeno, o GNM. La nueva estructura es capaz de abrir una banda prohibida en una gran hoja de grafeno para crear una gran uniformidad, Película delgada semiconductora continua que puede procesarse utilizando métodos estándar de procesamiento de semiconductores planos.

"Las nanomadas se preparan perforando una matriz de alta densidad de orificios a nanoescala en una o varias capas de grafeno utilizando una película delgada de copolímero de bloque autoensamblado como plantilla de máscara, "dijo Huang.

La nanomastilla puede tener periodicidades variables, definida como la distancia entre los centros de dos nanoagujeros vecinos. Anchos de cuello, la distancia más corta entre los bordes de dos agujeros vecinos, puede ser tan bajo como 5 nanómetros.

Esta capacidad para controlar la periodicidad de la nanomapa y el ancho del cuello es muy importante para controlar las propiedades electrónicas porque las propiedades de transporte de carga dependen en gran medida del ancho y el número de vías de corriente críticas.

Usando una nanomedicina como el canal semiconductor, Huang y su equipo han demostrado transistores de temperatura ambiente que pueden soportar corrientes casi 100 veces mayores que los dispositivos individuales de nanocintas de grafeno. pero con una relación on-off comparable. La relación de encendido / apagado es la relación entre las corrientes cuando un dispositivo se enciende o se apaga. Esto suele revelar la eficacia con la que se puede encender y apagar un transistor.

Los investigadores también han demostrado que la relación de encendido y apagado se puede ajustar variando el ancho del cuello.

"Los GNM pueden abordar muchos de los desafíos críticos que enfrenta el grafeno, así como evitar los problemas de montaje más desafiantes, ", Dijo Huang." Junto con los avances recientes en el crecimiento de grafeno sobre un sustrato de gran superficie, este concepto tiene el potencial de permitir un uniforme, Película delgada de nanomedias semiconductoras continuas que se puede utilizar para fabricar dispositivos y circuitos integrados con el tamaño de dispositivo y la corriente de activación deseados.

"El concepto de GNM, por lo tanto, apunta a un camino claro hacia la aplicación práctica del grafeno como material semiconductor para la electrónica del futuro. Las características estructurales y electrónicas únicas de los GNM también pueden abrir oportunidades interesantes en biosensores altamente sensibles y una nueva generación de espintrónica , desde la detección magnética hasta el almacenamiento, " ella dijo.