p Na edição recente de Natureza , Cientistas europeus da Empa e do Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros relatam como conseguiram, pela primeira vez, cultivar fitas de grafeno com apenas alguns nanômetros de largura usando um método químico simples de superfície. As fitas de grafeno são consideradas "candidatas" para futuras aplicações eletrônicas, pois suas propriedades podem ser ajustadas por meio da largura e do formato da borda. p Os transistores com base no grafeno são considerados sucessores potenciais dos componentes de silício atualmente em uso. O grafeno consiste em camadas de carbono bidimensionais e possui uma série de propriedades notáveis:não é apenas mais difícil do que o diamante, extremamente resistente a rasgos e impermeável a gases, mas também é um excelente condutor elétrico e térmico. Contudo, como o grafeno é um semimetal que lhe falta, em contraste com o silício, uma lacuna de banda eletrônica e, portanto, não tem capacidade de comutação, o que é essencial para aplicações eletrônicas. Cientistas da Empa, o Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros em Mainz (Alemanha), A ETH Zürich e as Universidades de Zürich und Bern desenvolveram agora um novo método para criar fitas de grafeno com lacunas de banda.

p A data, fitas de grafeno foram "cortadas" de folhas maiores de grafeno, semelhante ao tagliatelle sendo cortado da massa de macarrão. Ou os nanotubos de carbono foram abertos longitudinalmente e desenrolados. Isso dá origem a um gap por meio de um efeito de mecânica quântica - o gap sendo uma faixa de energia que não pode ser ocupada por elétrons e que determina as propriedades físicas, como a capacidade de comutação. A largura (e a forma da borda) da fita de grafeno determina o tamanho da lacuna da banda e, portanto, influencia as propriedades dos componentes construídos a partir da fita.

p Se fitas de grafeno extremamente estreitas (bem abaixo de 10 nanômetros de largura) que também têm bordas bem definidas pudessem ser fabricadas, então o raciocínio, então, eles podem permitir componentes que exibam propriedades ópticas e eletrônicas específicas:dependendo dos requisitos, o ajuste do gap pode ser usado para fazer o ajuste fino das características de chaveamento de um transistor. Isto não significa que é uma farça, como os métodos litográficos que têm sido usados ​​até agora, por exemplo, para cortar camadas de grafeno, topar com barreiras fundamentais; eles produzem fitas que são muito largas e têm bordas difusas.

p Na edição de Natureza publicado em 22 de julho de 2010, cientistas liderados por Roman Fasel, Cientista Sênior da Empa e Professor de Química e Bioquímica da Universidade de Berna, e Klaus Müllen, Diretor do Instituto Max Planck de Pesquisa de Polímeros, descrevem um método químico simples baseado em superfície para criar tais fitas estreitas sem a necessidade de corte, em uma abordagem de baixo para cima, ou seja, a partir dos blocos de construção básicos. Para alcançar isto, eles espalham monômeros substituídos por halogênio especificamente projetados em superfícies de ouro e prata sob condições de vácuo ultra-alto. Estes são ligados para formar cadeias de polifenileno em uma primeira etapa de reação.

p Em uma segunda etapa de reação, iniciado por um aquecimento ligeiramente superior, átomos de hidrogênio são removidos e as cadeias interconectadas para formar um plano, sistema de grafeno aromático. Isso resulta em fitas de grafeno com a espessura de um único átomo, com um nanômetro de largura e até 50 nm de comprimento. As fitas de grafeno são, portanto, tão estreitas que exibem um gap eletrônico e, portanto, como é o caso do silício, possuem propriedades de comutação - um primeiro e importante passo para a mudança da microeletrônica de silício para a nanoeletrônica de grafeno. E se isso não bastasse, fitas de grafeno com diferentes estruturas espaciais (linhas retas ou formas em zigue-zague) são criadas, dependendo de quais monômeros moleculares os cientistas usaram.

p Como os cientistas agora podem (quase) produzir fitas de grafeno à vontade, eles querem começar a investigar suas propriedades, por exemplo, como as propriedades magnéticas das fitas de grafeno podem ser influenciadas por diferentes estruturas de borda. O método químico de superfície também abre possibilidades interessantes no que diz respeito à dopagem direcionada de fitas de grafeno:o uso de componentes monoméricos com átomos de nitrogênio ou boro em posições bem definidas ou o uso de monômeros com grupos funcionais adicionais deve permitir a criação de fitas de grafeno dopadas positiva e negativamente.

p Uma combinação de diferentes monômeros também é possível e pode permitir, por exemplo, a criação das chamadas heterojunções - interfaces entre diferentes tipos de fitas de grafeno, como fitas com lacunas de banda pequenas e grandes - que poderiam ser usadas em células solares ou componentes de alta frequência. Os cientistas já demonstraram que o princípio subjacente para isso funciona:eles conectaram três fitas de grafeno entre si em um ponto nodal por meio de dois monômeros adequados.

p A data, the scientists have focused on graphene ribbons on metal surfaces. Contudo, to be usable in electronics the graphene ribbons need to be created on semi-conductor surfaces or methods must be developed to transfer the ribbons from metal to semi-conductor surfaces. And first results in this direction also give the scientists good reasons to be optimistic.