(PhysOrg.com) -- Graphène, une couche d'un atome d'un réseau de carbone à structure en nid d'abeille, a un grand potentiel pour une utilisation dans les radios, des ordinateurs, téléphones et autres appareils électroniques. Mais les applications ont été bloquées parce que le graphène semi-métallique, qui a une bande interdite nulle, ne fonctionne pas efficacement comme un semi-conducteur pour amplifier ou commuter des signaux électroniques.

Alors que la découpe de feuilles de graphène en rubans nanométriques peut ouvrir une plus grande bande interdite et améliorer la fonction, Les dispositifs « nanoruban » ont souvent des courants d'entraînement limités, et des dispositifs pratiques nécessiteraient la production de réseaux denses de nanorubans ordonnés - un processus qui jusqu'à présent n'a pas été réalisé ou clairement conceptualisé.

Mais Yu Huang, professeur de science et d'ingénierie des matériaux à l'École d'ingénierie et de sciences appliquées de l'UCLA Henry Samueli, et son équipe de recherche, en collaboration avec le professeur de chimie de l'UCLA Xiangfeng Duan, peut-être trouvé une nouvelle solution aux défis du graphène.

Dans une recherche à paraître dans le numéro de mars de Nature Nanotechnologie (actuellement disponible en ligne), L'équipe de Huang révèle la création d'une nouvelle nanostructure de graphène appelée graphène nanomesh, ou GNM. La nouvelle structure est capable d'ouvrir une bande interdite dans une grande feuille de graphène pour créer un très uniforme, film mince semi-conducteur continu qui peut être traité à l'aide de méthodes de traitement de semi-conducteur planaire standard.

"Les nanomeshes sont préparés en perforant un réseau haute densité de trous à l'échelle nanométrique dans une seule ou quelques couches de graphène en utilisant un film mince de copolymère séquencé auto-assemblé comme gabarit de masque, " dit Huang.

Le nanomesh peut avoir des périodicités variables, défini comme la distance entre les centres de deux nanotrous voisins. Largeurs de cou, la distance la plus courte entre les bords de deux trous voisins, peut être aussi bas que 5 nanomètres.

Cette capacité à contrôler la périodicité des nanomesh et la largeur du col est très importante pour contrôler les propriétés électroniques car les propriétés de transport de charge dépendent fortement de la largeur et du nombre de voies de courant critiques.

En utilisant un tel nanomesh comme canal semi-conducteur, Huang et son équipe ont démontré des transistors à température ambiante pouvant supporter des courants près de 100 fois supérieurs à ceux des dispositifs individuels à nanoruban de graphène, mais avec un rapport marche-arrêt comparable. Le rapport on-off est le rapport entre les courants lorsqu'un appareil est allumé ou éteint. Cela révèle généralement l'efficacité avec laquelle un transistor peut être éteint et allumé.

Les chercheurs ont également montré que le rapport marche-arrêt peut être ajusté en faisant varier la largeur du cou.

« Les GNM peuvent relever de nombreux défis critiques auxquels le graphène est confronté, ainsi que de contourner les problèmes d'assemblage les plus difficiles, " a déclaré Huang. "En conjonction avec les récents progrès dans la croissance du graphène sur un substrat de grande surface, ce concept a le potentiel de permettre une uniformité, film mince continu semi-conducteur nanomesh qui peut être utilisé pour fabriquer des dispositifs et des circuits intégrés avec la taille de dispositif et le courant de commande souhaités.

"Le concept du GNM indique donc une voie claire vers l'application pratique du graphène en tant que matériau semi-conducteur pour l'électronique future. Les caractéristiques structurelles et électroniques uniques des GNM peuvent également ouvrir des opportunités intéressantes dans les biocapteurs hautement sensibles et une nouvelle génération de spintronique , de la détection magnétique au stockage, " elle a dit.