Наноленты из металлизированного графена для полностью углеродной электроники

Кремний был предпочтительным материалом для электроники на протяжении десятилетий, но теперь он начинает выходить за пределы своей эффективности. Следующим шагом могут стать углеродные транзисторы и схемы, и теперь инженеры Калифорнийского университета в Беркли создали металлические графеновые наноленты, которые могут действовать как провода в такой полностью углеродной электронике.

Закон Мура — это теория, которая описывает скорость технологического прогресса, утверждая, что количество транзисторов в компьютерном чипе будет удваиваться каждые двадцать четыре месяца. Хотя это было верно на протяжении десятилетий, в последние годы он начинает замедляться, поскольку мы достигаем физических пределов того, что возможно делать с кремнием.

Имеющийся в изобилии, дешевый и доступный во множестве форм, углерод является отличным претендентом на соблюдение закона Мура, особенно если может быть достигнута полностью углеродная схема. Графит, алмаз и углеродные нанотрубки — все это формы углерода, которые доказали свою полезность в различных электронных компонентах.

Но, пожалуй, наиболее многообещающим материалом является графен, решетка углерода толщиной всего в один атом. И даже они могут иметь различную форму — плоские листы, скомканные шары, крошечные квантовые точки или длинные тонкие «наноленты».

Это та последняя форма, в которой команда Калифорнийского университета в Беркли совершила прорыв. Графеновые наноленты обычно являются полупроводниками, но команде ученых удалось превратить их в металлы, что делает их проводящими и способными действовать как провода, переносящие электроны по цепи.

«Мы думаем, что такие металлические провода — это настоящий прорыв», — говорит Феликс Фишер, автор исследования. «Это первый случай, когда мы можем намеренно создать ультратонкий металлический проводник — хороший внутренний проводник — из материалов на основе углерода без необходимости внешнего легирования».

Чтобы создать эти металлические наноленты, исследователи сшили короткие сегменты вместе, используя тепло, чтобы молекулы химически реагировали и соединялись вместе, образуя более длинную цепочку. В конце концов, нанолента имела длину в несколько десятков нанометров и ширину всего 1,6 нанометра.

Исследователи обнаружили, что наноленты обладают электронными свойствами металла, причем каждый сегмент вносит только один проводящий электрон, который затем может свободно течь по ленте. И, наконец, ученые внесли одно крошечное изменение в структуру, чтобы еще больше повысить ее производительность.

«Используя химию, мы создали крошечное изменение, изменение только одной химической связи на каждые 100 атомов, но которое увеличило металличность наноленты в 20 раз, и это важно с практической точки зрения, чтобы сделай из этого хороший металл », — говорит Майкл Кромми, автор исследования.

Хотя углеродные нанотрубки являются отличными проводниками и показали себя многообещающими в электронике, ученые утверждают, что их труднее производить в больших масштабах. Наноленты легче производить оптом, что делает полностью углеродную электронику более жизнеспособной.

Исследование опубликовано в журнале Science.