Imágenes tomadas por un microscopio electrónico de transmisión de barrido (STEM) de tinta electrónica sobre papel de grafeno, mostrando la letra "N" y el símbolo "Ʌ". Crédito:Wei Zhang, et al. © 2013 IOP Publishing Ltd.
(Phys.org):la escritura a nanoescala ofrece una forma confiable de registrar información a densidades extremadamente altas, convirtiéndola en una herramienta prometedora para modelar nanoestructuras para una variedad de aplicaciones electrónicas. En un estudio reciente, Los científicos han demostrado una forma simple pero efectiva de escribir y dibujar en la nanoescala mediante el uso de un haz de electrones para romper selectivamente los átomos de carbono en el grafeno de una sola capa.
Los investigadores, Wei Zhang y Luise Theil Kuhn en la Universidad Técnica de Dinamarca en Roskilde, Dinamarca; y Qiang Zhang y Meng-Qiang Zhao en la Universidad Tsinghua en Beijing, Porcelana, han publicado su estudio sobre el uso de tinta electrónica para escribir en papel de grafeno en un número reciente de Nanotecnología .
"La capacidad de registrar información se ha correlacionado directamente con el proceso de la civilización humana desde la antigüedad, "Wei Zhang dijo Phys.org . "El papel y la tinta son los dos factores esenciales para registrar el historial. Actualmente, la comunicación de información ha avanzado a una escala sin precedentes ".
Escritura a nanoescala, que es esencialmente la manipulación de la materia a nanoescala, ya ha sido ampliamente explorado. Los métodos actuales se pueden clasificar en dos grupos:litografía (de arriba hacia abajo), que imprime un patrón prefabricado en un sustrato, pero tiene resolución restringida; y autoensamblaje (de abajo hacia arriba), que manipula átomos o moléculas individualmente, pero enfrenta desafíos con la controlabilidad.
Aquí en, los investigadores propusieron un método combinado basado en ambos tipos de métodos para superar las dificultades de cada uno, que demostraron en "el papel más fino del mundo":el grafeno.
"El aumento del grafeno requiere una amplia atención, ", Dijo Qiang Zhang." Una característica distintiva es su planitud, que brinda la oportunidad perfecta para ser considerado como el papel más delgado. Para escribir directamente en este último papel fino, se debe encontrar la tinta adecuada. A pequeña escala, normalmente a nanoescala, el candidato a tinta debe cumplir con la calificación como función de visualización y escritura de alta resolución. Por lo tanto, Los electrones de alta energía en un microscopio electrónico de transmisión (TEM) son la mejor opción. El haz de electrones se puede manipular como tinta para escritura directa, pero es en sí mismo invisible ".
Cuando un haz de electrones (verde) escribe en papel de grafeno, algunos de los átomos de carbono del grafeno se disparan, y los átomos de carbono externos se depositan sobre los enlaces colgantes para formar una estructura irregular que aparece como "tinta". Crédito:Wei Zhang, et al. © 2013 IOP Publishing Ltd.
Como explican los investigadores, los átomos de carbono del grafeno son sensibles a una variedad de efectos de irradiación. Aquí, Se utilizó un haz de electrones de 300 keV para romper los enlaces carbono-carbono locales en el grafeno de una sola capa. Cuando los lazos se rompan los átomos de carbono se expulsan, resultando en enlaces colgantes que son libres para atraer nuevas especies de carbono desde el vacío y en la superficie del grafeno. Estas nuevas especies de carbono amorfo se absorben en los enlaces colgantes para estabilizar el borde, formando sólo a lo largo de la dirección de exploración del haz de electrones.
"Nuestro trabajo demuestra la viabilidad de escribir patrones directamente en el material más delgado, grafeno en un estilo de posición y tamaño controlable mediante la manipulación de electrones, ", Dijo Wei Zhang.
Esta técnica ofrece buena capacidad de control y alta resolución. Los investigadores demostraron un tamaño de fuente (definido por el ancho de las líneas) tan bajo como 2-3 nm. Además, el grafeno conservó su morfología después del proceso de escritura. Con estas ventajas, los investigadores esperan que la nueva técnica de escritura a nanoescala resulte útil para futuras aplicaciones de escritura a nanoescala y nanoelectrónicas, como los circuitos emergentes de grafeno a microescala.
En el futuro, si hay más fondos disponibles, los investigadores esperan mejorar la resolución y la eficiencia de esta técnica de escritura a nanoescala.
"Se puede lograr una escritura más compleja combinando un diseño de formas predefinidas en el software, ", Dijo Qiang Zhang." El objetivo final es lograr la escritura a escala atómica de manera fácil y precisa para el diseño de circuitos electrónicos ".
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