El estudio se llevó a cabo bajo el liderazgo de un equipo de investigación internacional que incluía al Prof. Michael Urbakh y al Prof. Oded Hod de la Escuela de Química de TAU, así como científicos de China, Corea del Sur y Japón. El estudio fue publicado en la revista Nature. .

El profesor Urbakh y el profesor Hod explican que el grafeno es en realidad una sola capa de grafito hecha de átomos de carbono y construida de manera similar a la forma de una colmena. El grafeno es muy adecuado para usos tecnológicos.

Además de su extraordinaria resistencia mecánica, en los últimos años se han descubierto propiedades adicionales en determinadas estructuras formadas por un pequeño número de capas de grafeno retorcidas (giradas lateralmente entre sí). Estas propiedades incluyen superconductividad, polarización eléctrica espontánea, conducción de calor controlada y superlubricidad estructural, un estado en el que los materiales demuestran fricción y desgaste insignificantes.

Una de las limitaciones para el uso del grafeno en la industria electrónica es que es un semimetal, es decir, que en él los portadores de carga pueden moverse libremente, pero su densidad es muy baja. Por lo tanto, el grafeno no se puede utilizar ni como metal conductor ni como semiconductor utilizado en la industria de chips electrónicos.

Sin embargo, si se cortan tiras largas y delgadas de grafeno (denominadas nanocintas de grafeno) de una hoja ancha de grafeno, los portadores de carga cuántica quedan confinados dentro de la dimensión estrecha, lo que los hace semiconductores y permite su uso en dispositivos de conmutación cuántica. A día de hoy, existen una serie de barreras para el uso de nanocintas de grafeno en dispositivos, entre ellas se encuentra el desafío de desarrollar de forma reproducible láminas largas y estrechas que estén aisladas del medio ambiente.

En este nuevo estudio, los investigadores pudieron desarrollar un método para hacer crecer catalíticamente nanocintas de grafeno estrechas, largas y reproducibles directamente dentro de pilas aislantes de nitruro de boro hexagonales, así como demostrar el máximo rendimiento en dispositivos de conmutación cuántica basados ​​en las cintas recién cultivadas. . El mecanismo de crecimiento único se reveló utilizando herramientas avanzadas de simulación de dinámica molecular desarrolladas e implementadas por los equipos israelíes.

Estos cálculos demostraron que la fricción ultrabaja en ciertas direcciones de crecimiento dentro del cristal de nitruro de boro dicta la reproducibilidad de la estructura de la cinta, permitiéndole crecer hasta longitudes sin precedentes directamente dentro de un ambiente limpio y aislado.

Los investigadores ven este avance como un avance científico y tecnológico en el campo de los nanomateriales, que se espera que abra la puerta a una amplia gama de estudios que conduzcan a su utilización en la industria nanoelectrónica.

El profesor Urbakh y el profesor Hod resumen:"La importancia de este nuevo desarrollo es que, por primera vez, ahora es posible fabricar dispositivos de conmutación nanoelectrónicos basados ​​en carbono directamente dentro de una matriz aislante. Estos dispositivos probablemente tendrán muchas aplicaciones tecnológicas, incluidos sistemas electrónicos y espintrónicos, e incluso dispositivos de computación cuántica."