(PhysOrg.com) -- Pour tenir un ruban de graphène debout, il a besoin de diamant sur la semelle de ses chaussures.

Un nouvel article rédigé par des collaborateurs de l'Université Rice et de l'Université polytechnique de Hong Kong démontre la possibilité que de minuscules bandes de graphène – des feuilles de carbone d'une épaisseur d'un atome – puissent se tenir debout sur un substrat avec un peu de support. Cela conduit à la possibilité que des réseaux de parois de graphène puissent devenir des composants à ultra-haute densité de dispositifs électroniques ou spintroniques.

L'ouvrage a été publié ce mois-ci dans l'édition en ligne du Journal de l'American Chemical Society.

Calculs du physicien théoricien Rice Boris Yakobson, Le professeur assistant Feng Ding de l'École polytechnique de Hong Kong et leurs collaborateurs ont montré que des substrats non seulement de diamant mais aussi de nickel pouvaient lier chimiquement le bord d'une bande d'un nanoruban de graphène. Parce que le contact est si léger, les parois de graphène conservent presque toutes leurs propriétés électriques ou magnétiques inhérentes.

Et parce qu'ils sont si minces, Yakobson et Ding ont calculé un potentiel théorique de placer 100 000 milliards de transistors à effet de champ (FET) à paroi de graphène sur une puce d'un centimètre carré.

Ce potentiel à lui seul peut permettre de dépasser les limites impliquées par la loi de Moore - quelque chose que Yakobson a déjà discuté avec le fondateur d'Intel, Gordon Moore, lui-même.

« Nous nous sommes rencontrés à Montréal, quand nano était un petit nouveau dans le quartier, et j'ai eu une bonne conversation, " dit Yakobson, Chaire Karl F. Hasselmann de Rice en ingénierie et professeur de science des matériaux et de génie mécanique et de chimie. "Moore aimait parler des plaquettes de silicium en termes d'immobilier. Suivant sa métaphore, une architecture verticale augmenterait la densité des circuits sur une puce - comme passer de maisons de style ranch au Texas à des condos de gratte-ciel à Hong Kong.

"Ce genre de stratégie peut aider à maintenir la loi de Moore pendant une décennie supplémentaire, " il a dit.

Une feuille de matériau d'une fraction de nanomètre de large est assez souple, il a dit, mais les lois de la physique sont de son côté. Les énergies de liaison entre le carbone dans la matrice de diamant et le carbone dans le graphène sont maximisées au bord, et les molécules se lient fortement à un angle de 90 degrés. Une énergie minimale est requise pour que le graphène se tienne debout, qui est son état préféré. (Les murs sur un substrat de nickel seraient inclinés à environ 30 degrés, les chercheurs ont trouvé.)

Yakobson a déclaré que les murs pourraient être aussi proches les uns des autres que 7/10e de nanomètre, qui maintiendrait les propriétés électroniques indépendantes des nanorubans individuels. Ils pourraient potentiellement être cultivés sur du silicium, dioxyde de silicone, oxyde d'aluminium ou carbure de silicium.

La recherche a illustré les différences entre les murs constitués de deux types distincts de graphène, zigzag et fauteuil, soi-disant en raison de la façon dont leurs bords sont façonnés.

Les feuilles de graphène sont considérées comme des semi-métaux dont l'utilisation est limitée en électronique, car le courant électrique passe directement sans résistance. Cependant, fauteuil nanorubans peuvent devenir des semi-conducteurs; plus le ruban est fin, plus la bande interdite est grande, ce qui est essentiel pour les transistors.

Les nanorubans en zigzag sont magnétiques. Les électrons à leurs bords opposés tournent dans des directions opposées, une caractéristique contrôlable par un courant électrique; cela les rend adaptés aux appareils spintroniques.

Dans les deux cas, les propriétés électroniques des murs peuvent être réglées en changeant leur hauteur.

Les chercheurs ont également suggéré que les nanowalls pourraient devenir des nanoarches en attachant les extrémités opposées d'un ruban de graphène au substrat. Plutôt que de rester à plat sur la surface du diamant ou du nickel, les énergies en jeu le long des bords de liaison forceraient naturellement la bande de graphène à monter au milieu. Il deviendrait essentiellement un demi-nanotube avec son propre ensemble de propriétés potentiellement utiles.

Comment transformer précisément ces blocs de construction bidimensionnels en un dispositif tridimensionnel présente des défis, mais le gain est grand, dit Yakobson. Il a noté que la recherche jette les bases de la technologie électronique subnanométrique.