Les scientifiques des matériaux de l'Université Rice ont fait une découverte fondamentale qui pourrait permettre aux ingénieurs de construire plus facilement des circuits électroniques à partir du graphène, un nanomatériau tant vanté.
Le stock de graphène a grimpé en flèche l'année dernière lorsque le nanomatériau a remporté le prix Nobel de physique. Le graphène est une couche d'atomes de carbone qui n'a qu'un atome d'épaisseur. Lorsqu'ils sont empilés les uns sur les autres, les feuilles de graphène forment du graphite, le matériau trouvé dans les crayons du monde entier. Grâce aux outils de la nanotechnologie, les scientifiques d'aujourd'hui peuvent faire, manipuler et étudier le graphène avec facilité. Ses propriétés uniques le rendent idéal pour créer plus rapidement, des ordinateurs et autres dispositifs nanoélectroniques plus économes en énergie.
Mais il y a des obstacles. Pour faire de minuscules circuits avec du graphène, les ingénieurs doivent trouver des moyens de créer des motifs complexes de graphène qui sont séparés par un matériau non conducteur tout aussi mince. Une solution possible est "le graphène blanc, " des feuilles de bore et d'azote d'une épaisseur d'un atome qui sont physiquement similaires au graphène mais qui ne sont pas électriquement conductrices.
Dans un nouvel article de la revue Nano Letters, Le scientifique des matériaux de riz Boris Yakobson et ses collègues décrivent une découverte qui pourrait permettre aux concepteurs nanoélectroniques d'utiliser des procédures chimiques bien comprises pour contrôler avec précision les propriétés électroniques des "alliages" qui contiennent à la fois du graphène blanc et noir.
"Nous avons découvert qu'il existait une relation directe entre les propriétés utiles du produit final et les conditions chimiques qui existent lors de sa fabrication, " Yakobson a dit. " Si plus de bore est disponible pendant la synthèse chimique, cela conduit à des alliages avec un certain type d'arrangement géométrique des atomes. La beauté de la découverte est que nous pouvons prédire avec précision les propriétés électroniques du produit final en se basant uniquement sur les conditions - techniquement parlant, le soi-disant « potentiel chimique » - pendant la synthèse. »
Yakobson a déclaré qu'il lui a fallu environ un an à lui et à ses étudiants pour comprendre exactement la répartition de l'énergie transférée entre chaque atome de carbone, le bore et l'azote lors de la formation des "alliages". Ce niveau précis de compréhension des « énergies de liaison » entre les atomes, et comment il est affecté à des bords et interfaces particuliers, était vital pour développer un lien direct de la synthèse à la morphologie et au produit utile.
Avec un intérêt élevé pour le graphène, Yakobson a dit, la nouvelle étude a attiré l'attention de loin. Étudiant diplômé Yuanyue Liu, le co-auteur principal de l'étude, fait partie d'une délégation de cinq étudiants qui vient de rentrer d'une visite d'une semaine à l'Université Tsinghua de Pékin. Yakobson a déclaré que la visite faisait partie d'une collaboration en cours entre les chercheurs de Tsinghua et leurs collègues de la George R. Brown School of Engineering de Rice.
