Совместная группа исследователей из США и Испании предложила способ создания идеальных на атомарном уровне нанолент из графена различной ширины. В своей работе ученые использовали технологии изготовления, позволяющие формировать наноструктуры «снизу вверх» на основе молекулярных «строительных блоков». Методика в некотором смысле аналогична тому, как растут биологические клетки. В перспективе техника может использоваться для создания инженерных наноструктур намного меньшего размера, чем на данный момент позволяют формировать традиционные подходы к обработке материалов. Причем, методика позволяет варьировать электрические свойства данных структур, такие как ширина запрещенной зоны, что поможет создавать меньшие по размеру, но более энергоэффективные (по сравнению с существующими) устройства.

Свою работу совместная группа исследователей из University of California (США) и их коллег из Испании начала с проектирования и изготовления нового типа молекул, которые самостоятельно формируют наноленты, ширина которых превышает существующие аналоги. Для этого они напыляли молекулы, являвшиеся строительными блоками для новых наноструктур, на поверхность золота. После этого поверхность нагревалась, а молекулы спонтанно объединялись химическими связями, формируя нанополоски с узкими и широкими сегментами.

Таким образом, новые гетероструктуры были построены «снизу вверх» с использованием молекулярных строительных блоков (эта техника принципиально отличается от традиционного производства «сверху вниз», когда с использованием травления полупроводниковые наноструктуры формируются из более крупных блоков).

Сформированные таким образом гетероструктуры дают возможность исследователям создать чрезвычайно малые полупроводники, в которых ширина запрещенной зоны изменяется вдоль длины нанополосы. Такая «инженерия» запрещенной зоны очень важна, поскольку позволяет управлять движением электронов через полупроводник (определять, в каких областях носители заряда будут «накапливаться», в какие – проходить без задержки). Иными словами, «настройка» запрещенной зоны позволит создавать более сложные и полезные устройства на основе таких нанолент. К слову, расчеты, проведенные одним из членов научной группы, объясняют физическую природу наблюдаемого локального изменения запрещенной зоны.

Поскольку созданные учеными наноленты имеют ту же структуру, что и графен (листы углерода толщиной в один атом), ученые ожидают, что они будут иметь те же исключительные электрические и механические свойства, в частности, прочность, гибкость, а также высокую скорость движения свободных носителей заряда.

Кроме того,

наноленты по своим размерам гораздо меньше, нежели создававшиеся раньше аналоги, и имеют совершенную структуру на суб-нанометровом масштабе (этого не удавалось добиться с помощью иных методов производства).

Таким образом,

предложенные наноленты являются перспективными кандидатами на роль высококачественных элементов схем в электронике будущего. В перспективе они позволят уменьшить размеры устройств и повысить их энергетическую эффективность.

Хотя перед тем, как наноленты будут официально включены в список полезных технологий для промышленности, необходимо проделать еще много работы, опубликованная статья является серьезным шагом вперед, ведь в ней ученые продемонстрировали перспективность инженерии запрещенной зоны. Подробные результаты работы опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.

В настоящее время научная группа занята усовершенствованием процесса роста нанолент, а также поиском инструментов для контроля их отрезков различной ширины. Также они хотят изучить поведение этих нанолент в электрических цепях.