Caracterizado por primera vez en 2004, el grafeno es un material bidimensional con propiedades extraordinarias. El grosor de un solo átomo de carbono, y cientos de veces más rápido en la conducción de calor y carga que el silicio, Se espera que el grafeno revolucione los transistores de alta velocidad en un futuro próximo.

Las exóticas propiedades electrónicas y magnéticas del grafeno se pueden adaptar cortando grandes hojas del material en cintas de longitudes específicas y configuraciones de bordes; los científicos han teorizado que las nanocintas con bordes en zigzag son las más magnéticas, haciéndolos adecuados para aplicaciones de espintrónica. (Dispositivos de espintrónica, a diferencia de la electrónica convencional, usa los espines de los electrones en lugar de su carga).

Pero este enfoque de fabricación "de arriba hacia abajo" aún no es práctico, porque las técnicas litográficas actuales para confeccionar las cintas siempre producen defectos.

Ahora, Científicos de la UCLA y la Universidad de Tohoku han descubierto un nuevo método de autoensamblaje para producir nanocintas de grafeno sin defectos con regiones periódicas de borde en zigzag. En esta técnica "de abajo hacia arriba", Los investigadores utilizan las propiedades únicas de un sustrato de cobre para cambiar la forma en que las moléculas precursoras reaccionan entre sí a medida que se ensamblan en nanocintas de grafeno. Esto permite a los científicos controlar la longitud de las nanocintas, configuración del borde y ubicación en el sustrato.

Este nuevo método de fabricación de grafeno por autoensamblaje es un trampolín hacia la producción de dispositivos de grafeno autoensamblados que mejorarán enormemente el rendimiento de los circuitos de almacenamiento de datos. baterías y electrónica.

Paul Weiss, profesor distinguido de química y bioquímica y miembro del California NanoSystems Institute de UCLA, desarrolló el método para producir las nanocintas con Patrick Han y Taro Hitosugi, profesores del Instituto Avanzado de Investigación de Materiales de la Universidad de Tohoku en Sendai, Japón, del cual Weiss también es miembro. El estudio fue publicado recientemente en la revista ACS Nano .

"Para hacer dispositivos con grafeno, necesitamos controlar sus estructuras geométricas y electrónicas, "Weiss dijo." Hacer bordes en zigzag hace ambas cosas simultáneamente, ya que hay algunas propiedades especiales de las nanocintas de grafeno con bordes en zigzag. Tenerlos a mano nos permitirá probar predicciones teóricas sobre ellos, como las propiedades magnéticas ".

Se han intentado otros métodos de abajo hacia arriba para fabricar grafeno, pero han producido haces de cintas que deben aislarse y colocarse posteriormente para su uso en dispositivos.

"Las estrategias anteriores en ensamblajes moleculares ascendentes utilizaban sustratos inertes, como el oro o la plata, para dar a las moléculas mucha libertad para difundirse y reaccionar en la superficie, "Han dijo." Pero esto también significa que la forma en que estas moléculas se ensamblan está completamente determinada por las fuerzas intermoleculares y por la química molecular. Nuestro método abre la posibilidad de autoensamblar dispositivos de grafeno único en ubicaciones deseadas, por la longitud y el control de dirección ".