Nanostructuren op basis van koolstof zijn veelbelovende materialen voor nano-elektronica. Echter, geschikt zijn, ze zouden vaak moeten worden gevormd op niet-metalen oppervlakken, wat tot nu toe een uitdaging was. Onderzoekers van de Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) hebben een methode gevonden om nanografenen te vormen op metaaloxide-oppervlakken. Hun onderzoek, uitgevoerd in het kader van collaboratief onderzoekscentrum 953-Synthetic Carbon Allotropes gefinancierd door de Duitse Onderzoeksstichting (DFG), is nu gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap .

Tweedimensionaal, flexibel, scheurvast, lichtgewicht, en veelzijdig zijn allemaal eigenschappen die van toepassing zijn op grafeen, die vaak wordt beschreven als een wondermateriaal. In aanvulling, deze op koolstof gebaseerde nanostructuur heeft unieke elektrische eigenschappen die het aantrekkelijk maken voor nano-elektronische toepassingen. Afhankelijk van de grootte en vorm, nanografeen kan geleidend of halfgeleidend zijn - eigenschappen die essentieel zijn voor gebruik in nanotransistoren. Dankzij de goede elektrische en thermische geleidbaarheid, het zou ook koper (dat geleidend is) en silicium (dat halfgeleidend is) in toekomstige nanoprocessors kunnen vervangen.

Nieuw:Nanografeen op metaaloxiden

Het probleem:om een ​​elektronische schakeling te maken, de moleculen van nanografeen moeten direct op een isolerend of halfgeleidend oppervlak worden gesynthetiseerd en geassembleerd. Hoewel metaaloxiden hiervoor de beste materialen zijn, in tegenstelling tot metalen oppervlakken, directe synthese van nanografenen op metaaloxide-oppervlakken is niet mogelijk omdat ze aanzienlijk minder chemisch reactief zijn. De onderzoekers zouden het proces bij hoge temperaturen moeten uitvoeren, wat zou leiden tot verschillende oncontroleerbare secundaire reacties. Een team van wetenschappers onder leiding van Dr. Konstantin Amsharov van de leerstoel Organische Chemie II heeft nu een methode ontwikkeld voor het synthetiseren van nanografenen op niet-metalen oppervlakken, dat wil zeggen isolerende oppervlakken of halfgeleiders.

Het draait allemaal om de band

De methode van de onderzoekers omvat het gebruik van een koolstof-fluorbinding, wat de sterkste koolstofbinding is. Het wordt gebruikt om een ​​proces op meerdere niveaus te activeren. De gewenste nanografenen vormen zich als dominostenen via cyclodehydrofluorering op het titaniumoxide-oppervlak. Alle 'ontbrekende' koolstof-koolstofbindingen worden zo na elkaar gevormd in een formatie die lijkt op een ritssluiting die wordt gesloten. Hierdoor kunnen de onderzoekers nanografenen maken op titaniumoxide, een halfgeleider. Met deze methode kunnen ze ook de vorm van het nanografeen bepalen door de rangschikking van de voorlopige moleculen te wijzigen. Nieuwe koolstof-koolstofbindingen en, uiteindelijk, nanographenen vormen waar de onderzoekers de fluoratomen plaatsen. Voor de eerste keer, deze onderzoeksresultaten laten zien hoe op koolstof gebaseerde nanostructuren kunnen worden vervaardigd door directe synthese op de oppervlakken van technisch relevante halfgeleidende of isolerende oppervlakken. 'Deze baanbrekende innovatie biedt effectieve en eenvoudige toegang tot elektronische nanocircuits die echt werken, die bestaande micro-elektronica zou kunnen verkleinen tot op nanometerschaal, ' legt dr. Amsharov uit.