Las imágenes del microscopio de túnel de barrido muestran moléculas de nanografeno y los dos productos intermedios estabilizados sobre una superficie de cobre. Los modelos moleculares muestran un nanografeno (en la parte inferior derecha) así como los dos productos intermedios (arriba y a la izquierda). En realidad, el diámetro de la molécula es de aproximadamente un nanómetro.
El grafeno es un material prometedor para los dispositivos nanoelectrónicos del mañana. Sin embargo, todavía se buscan métodos precisos y de gran escala para fabricar grafeno y materiales derivados con las propiedades electrónicas deseadas. Para superar las limitaciones actuales, Los investigadores de Empa han fabricado materiales similares al grafeno utilizando una ruta química de superficie y han aclarado en detalle la ruta de reacción correspondiente. El trabajo acaba de ser publicado en la revista científica “Nature Chemistry”. Los científicos combinaron observaciones empíricas utilizando microscopía de túnel de barrido con simulaciones por computadora.
Los componentes electrónicos son cada vez más pequeños, con componentes microelectrónicos siendo reemplazados gradualmente por otros nanoelectrónicos. En dimensiones a nanoescala, silicio, que es en la etapa actual el material más utilizado en la tecnología de semiconductores, alcanza sin embargo un límite, impidiendo una mayor miniaturización y progreso tecnológico. Por lo tanto, los nuevos materiales electrónicos tienen una gran demanda. Debido a sus excelentes propiedades electrónicas, grafeno una red de carbono bidimensional, se considera como un posible reemplazo. Sin embargo, Deben superarse varios obstáculos antes de que el grafeno pueda utilizarse en la tecnología de semiconductores. Por ejemplo, Actualmente no existe un método de fácil aplicación para el procesamiento a gran escala de materiales similares al grafeno.
Los investigadores de Empa del Laboratorio de nanotecnología @ superficies informaron sobre una ruta química de superficie para fabricar pequeños fragmentos de grafeno, los llamados nanografenos. Usando un precursor de polifenileno prototípico, los investigadores aclararon, junto con científicos del Instituto Max Planck de Investigación de Polímeros en Mainz (Alemania) y la Universidad de Zurich, cómo la vía de reacción se ejecuta en detalle en una superficie de cobre y cómo los bloques de construcción se pueden transformar en nanografenos planos directamente en la superficie. El trabajo ha sido publicado el pasado domingo en la revista científica Química de la naturaleza como una publicación avanzada en línea.
Socios exitosos:experimentación y simulación
Para sus investigaciones, los investigadores combinaron observaciones empíricas, en particular a partir de microscopía de túnel de barrido con simulaciones por ordenador. Las simulaciones se utilizan para determinar si un paso de reacción teóricamente posible es energéticamente posible o no. El resultado:la vía de reacción consta de seis pasos con cinco productos intermedios. Dos de ellos están estabilizados por la superficie para que se puedan obtener imágenes de manera estable con el microscopio de efecto túnel de barrido. Las barreras de reacción que conectan los diferentes intermedios se reducen mediante un efecto catalítico del sustrato.
La imagen generada por computadora muestra detalles de uno de los dos productos intermedios que los investigadores de Empa identificaron con el microscopio de efecto túnel.
Ser capaz de integrarse en circuitos electrónicos, Sin embargo, el material similar al grafeno debe fabricarse sobre superficies semiconductoras en lugar de sobre superficies metálicas. Los investigadores han simulado si su enfoque también podría funcionar en estas superficies y los resultados son muy prometedores. que muestra que la síntesis con soporte de superficie es una forma posible de fabricar nanografenos a medida en una variedad de sustratos diferentes.
Los tres pilares de la ciencia actual:teoría, experimentar, y simulación
El progreso de la investigación científica actual se basa al mismo tiempo en la teoría, experimentos y cada vez más en simulaciones por ordenador. Estas simulaciones son complementarias a experimentos de laboratorio a menudo complejos y permiten obtener más información que no se puede obtener con métodos experimentales solamente. La combinación de experimentos y simulaciones, así como las teorías deducidas, permiten por tanto una explicación cada vez más precisa y una predicción precisa de los fenómenos naturales.
