(PhysOrg.com) -- Elektronische componenten op basis van grafeen kunnen onze huidige op silicium gebaseerde elektronica overbodig maken. grafeen, een meer recent ontdekte vorm van koolstof, bestaat uit tweedimensionale platen van aromatische zesledige koolstofringen in een honingraatrangschikking. In tegenstelling tot uitgebreide grafeenlagen, smalle grafeen nanoribbons hebben halfgeleidende eigenschappen en kunnen dus kandidaten zijn voor elektronische toepassingen.

Klaus Müllen en een team van het Max Planck Institute for Polymer Research in Mainz hebben nu een nieuwe methode geïntroduceerd voor de synthese van lange, smalle grafeenlinten met gedefinieerde afmetingen in het dagboek Angewandte Chemie.

Eerder, grafeenlinten werden voornamelijk uit grotere grafeenvellen gesneden of werden verkregen door koolstofnanobuisjes in de lengte open te snijden. Echter, met deze methoden is het onmogelijk om linten te produceren die een nauwkeurig vastgestelde verhouding van breedte tot lengte hebben, evenals gedefinieerde randen. Deze details zijn belangrijk omdat ze de elektronische eigenschappen van de linten bepalen. Er is dus gezocht naar een methode die de gecontroleerde productie van zeer smalle grafeenlinten mogelijk maakt - een uiterst moeilijke uitdaging. De Duitse onderzoekers die met Müllen samenwerken, zijn nu goed op weg om het te overwinnen. Ze beginnen niet met grote structuren om op te knippen (top-down); in plaats daarvan bouwen ze hun linten op uit kleinere componenten (bottom-up).

De door Müllen en zijn team geselecteerde bouwstenen zijn lange ketens van aromatische zesledige koolstofringen, polyfenlyenen genaamd. In tegenstelling tot eerdere benaderingen, ze produceerden geen rechte kettingen; in plaats daarvan maakten ze ze met een flexibele, zigzaggend, gebogen ruggengraat. Verder, ze bevestigden koolwaterstofzijketens aan de ruggengraat om de oplosbaarheid in organische oplosmiddelen te vergroten, waardoor de verbindingen in oplossing kunnen worden gesynthetiseerd en verwerkt.

De volgende stap is een reactie waarbij waterstof wordt afgesplitst (dehydrogenering). Dit veroorzaakt een ringsluitingsreactie in elke puntige punt van de zigzag, vormt een nieuwe aromatische zesledige koolstofring die een zijde deelt met drie aangrenzende ringen - de ketting verandert in een smal lint.

Op deze manier, het team was in staat om een ​​reeks verschillende nanolinten te produceren met een lengte van meer dan 40 nm. De breedte van het lint werd bepaald door de grootte van de "punten" van de polyfenyleenvoorloper. De resulterende linten zijn vrij van defecten en oplosbaar in gewone organische oplosmiddelen.

"We hebben als eersten aangetoond dat structurele perfectie kan worden bereikt door de klassieke bottom-up synthese van gedefinieerde grafeen-nanoribbons, ’, zegt Müllen. “De oplosbaarheid van de linten is een belangrijke vereiste voor de grootschalige productie van elektronische componenten.”