(PhysOrg.com) -- Les composants électroniques à base de graphène pourraient rendre obsolète notre électronique actuelle à base de silicium. Graphène, une forme de carbone découverte plus récemment, se compose de feuilles bidimensionnelles de cycles de carbone aromatiques à six chaînons dans un arrangement en nid d'abeille. Contrairement aux couches étendues de graphène, les nanorubans étroits de graphène ont des propriétés semi-conductrices et pourraient donc être des candidats pour des applications électroniques.

Klaus Müllen et une équipe de l'Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères à Mayence ont maintenant introduit une nouvelle méthode pour la synthèse de longs, rubans de graphène étroits avec des dimensions définies dans le journal Angewandte Chemie.

Précédemment, les rubans de graphène ont été principalement découpés dans des feuilles de graphène plus grandes ou ont été obtenus en découpant des nanotubes de carbone ouverts dans le sens de la longueur. Cependant, avec ces méthodes, il est impossible de produire des rubans qui ont un rapport largeur/longueur établi avec précision ainsi que des bords définis. Ces détails sont importants car ils déterminent les propriétés électroniques des rubans. La recherche a donc été lancée pour une méthode qui permet la production contrôlée de rubans de graphène très étroits, un défi extrêmement difficile. Les chercheurs allemands travaillant avec Müllen sont désormais en bonne voie pour le surmonter. Ils ne partent pas de grandes structures à découper (top-down); au lieu de cela, ils construisent leurs rubans à partir de composants plus petits (de bas en haut).

Les éléments constitutifs sélectionnés par Müllen et son équipe sont de longues chaînes de cycles carbonés aromatiques à six chaînons appelés polyphenlyènes. Contrairement aux approches précédentes, ils n'ont pas produit de chaînes droites; au lieu de cela, ils les ont fabriqués avec un flexible, zigzaguer, colonne vertébrale courbée. Par ailleurs, ils attachaient des chaînes latérales hydrocarbonées au squelette pour augmenter la solubilité dans les solvants organiques, qui permet aux composés d'être synthétisés et traités en solution.

L'étape suivante est une réaction qui sépare l'hydrogène (déshydrogénation). Cela provoque une réaction de fermeture de l'anneau dans chaque extrémité pointue du zigzag, formant un nouveau cycle de carbone aromatique à six chaînons qui partage un côté avec trois cycles voisins - la chaîne se transforme en un ruban étroit.

De cette façon, l'équipe a pu produire une série de nanorubans différents avec des longueurs atteignant plus de 40 nm. La largeur du ruban était définie par la taille des « points » du précurseur polyphénylène. Les rubans résultants sont exempts de défauts et solubles dans les solvants organiques courants.

« Nous avons été les premiers à démontrer que la perfection structurelle peut être atteinte par la synthèse ascendante classique de nanorubans de graphène définis, " dit Mullen. « La solubilité des rubans est une exigence importante pour la production à grande échelle de composants électroniques. »