p O grafeno é um material promissor para os dispositivos nanoeletrônicos de amanhã. Métodos precisos e expansíveis para fabricar grafeno e materiais derivados com propriedades eletrônicas desejadas, no entanto, ainda são pesquisados. Para superar as limitações atuais, Os pesquisadores da Empa fabricaram materiais semelhantes ao grafeno usando uma rota química de superfície e esclareceram em detalhes a via de reação correspondente. O trabalho acaba de ser publicado na revista científica “Nature Chemistry“. Os cientistas combinaram observações empíricas usando microscopia de varredura por túnel com simulações de computador. p Os componentes eletrônicos estão ficando cada vez menores, com componentes microeletrônicos sendo gradualmente substituídos por componentes nanoeletrônicos. Em dimensões em nanoescala, silício, que é, no estágio atual, o material mais comumente usado na tecnologia de semicondutores, atinge entretanto um limite, impedindo mais miniaturização e progresso tecnológico. Novos materiais eletrônicos são, portanto, em grande demanda. Devido às suas excelentes propriedades eletrônicas, grafeno, uma rede de carbono bidimensional, é considerada uma possível substituição. Contudo, vários obstáculos devem ser superados antes que o grafeno possa ser usado na tecnologia de semicondutores. Por exemplo, atualmente, não existe um método facilmente aplicável para o processamento em grande escala de materiais semelhantes ao grafeno.

p Os pesquisadores da Empa do Laboratório de nanotecnologia @ superfícies relataram uma rota química de superfície para fabricar pequenos fragmentos de grafeno, os chamados nanographenes. Usando um precursor de polifenileno prototípico, os pesquisadores esclareceram, juntamente com cientistas do Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros em Mainz (Alemanha) e da Universidade de Zurique, como o caminho da reação é executado em detalhes em uma superfície de cobre e como os blocos de construção podem ser transformados em nanografenos planares diretamente na superfície. O trabalho foi publicado no último domingo na revista científica Química da Natureza como uma publicação online avançada.

p Parceiros de sucesso:experimento e simulação

p Para suas investigações, os pesquisadores combinaram observações empíricas, em particular da microscopia de varredura por tunelamento com simulações de computador. As simulações são usadas para determinar se uma etapa de reação teoricamente possível é energeticamente possível ou não. Resultado:a via de reação consiste em seis etapas com cinco produtos intermediários. Dois deles são estabilizados pela superfície para que possam ser fotografados de forma estável com o microscópio de tunelamento de varredura. As barreiras de reação que conectam os diferentes intermediários são reduzidas por um efeito catalítico do substrato.

p Para ser capaz de ser integrado em circuitos eletrônicos, o material semelhante ao grafeno deve, entretanto, ser fabricado em superfícies semicondutoras em vez de metálicas. Os pesquisadores simularam se sua abordagem também poderia funcionar nessas superfícies e os resultados são muito promissores, mostrando que a síntese com suporte de superfície é uma maneira possível de fabricar nanografenos sob medida em uma variedade de substratos diferentes.

p Os três pilares da ciência de hoje:teoria, experimentar, e simulação

p O progresso na pesquisa científica de hoje depende, ao mesmo tempo, da teoria, experimentos, e cada vez mais em simulações de computador. Essas simulações são complementares a experimentos de laboratório, muitas vezes complexos, e permitem obter mais informações que não podem ser obtidas apenas com métodos experimentais. A combinação de experimentos e simulações, bem como as teorias deduzidas, portanto, permitem uma explicação cada vez mais precisa e uma previsão precisa dos fenômenos naturais.