p Os cientistas da Rice University deram um passo importante em direção à criação de eletrônicos bidimensionais com um processo para fazer padrões em camadas com a espessura de átomos que combinam um condutor e um isolante. p Os materiais em jogo - grafeno e nitreto de boro hexagonal - foram mesclados em folhas e construídos em uma variedade de padrões em dimensões nanoescala.

p Rice introduziu uma técnica para costurar os materiais com estrutura idêntica há quase três anos. Desde então, a ideia tem recebido muita atenção de pesquisadores interessados ​​na perspectiva de construir 2-D, circuitos de camada atômica, disse o cientista de materiais do arroz Pulickel Ajayan. Ele é um dos autores do novo trabalho que aparece esta semana no Nature Nanotechnology . Em particular, Ajayan observou que os cientistas da Cornell University relataram um avanço no final do ano passado na arte de fazer heteroestruturas de camada atômica por meio de esquemas de crescimento sequencial.

p A contribuição desta semana de Rice oferece aos fabricantes a possibilidade de reduzir os dispositivos eletrônicos em embalagens ainda menores. Embora as capacidades técnicas do Rice limitassem os recursos a uma resolução de cerca de 100 nanômetros, os únicos limites reais são aqueles definidos por técnicas litográficas modernas, de acordo com os pesquisadores. (Um nanômetro é um bilionésimo de um metro.)

p "Deve ser possível fazer dispositivos totalmente funcionais com circuitos 30, até mesmo com 20 nanômetros de largura, tudo em duas dimensões, "disse o pesquisador do Rice Jun Lou, um co-autor do novo artigo. Isso faria circuitos na mesma escala da atual fabricação de semicondutores, ele disse.

p O grafeno tem sido apresentado como um material maravilhoso desde sua descoberta na última década. Mesmo com um átomo de espessura, a matriz hexagonal de átomos de carbono provou seu potencial como um material eletrônico fascinante. Mas para construir um dispositivo funcional, condutores sozinhos não bastam. Eletrônicos à base de grafeno requerem similar, materiais 2-D compatíveis para outros componentes, e os pesquisadores descobriram que o nitreto de boro hexagonal (h-BN) funciona bem como isolante.

p H-BN se parece com grafeno, com a mesma matriz atômica de rede de galinheiro. O trabalho anterior na Rice mostrou que a fusão do grafeno e do h-BN por meio da deposição química de vapor (CVD) criou folhas com pools dos dois que permitiam algum controle das propriedades eletrônicas do material. Ajayan disse na época que a criação oferecia "um grande playground para cientistas de materiais".

p Desde então, ele concluiu que a área de materiais bidimensionais além do grafeno "cresceu significativamente e se tornará um dos principais materiais interessantes em um futuro próximo".

p Sua previsão dá frutos no novo trabalho, em que padrões finamente detalhados de grafeno são entrelaçados em lacunas criadas em folhas de h-BN. Combs, bares, anéis concêntricos e até mesmo corujas de arroz microscópicas foram colocados através de um processo litográfico. A interface entre os elementos, visto claramente em imagens de microscopia eletrônica de transmissão de varredura tiradas no Oak Ridge National Laboratories, mostra uma transição nítida de grafeno para h-BN ao longo de uma linha de subnanômetro.

p "Esta não é uma colcha simples, "Lou disse." É projetado com muita precisão. Podemos controlar os tamanhos e formas de domínio, ambos são necessários para fazer dispositivos eletrônicos. "

p A nova técnica também começou com CVD. Principal autor Zheng Liu, um cientista pesquisador do Rice, e seus colegas primeiro colocaram uma folha de h-BN. Máscaras fotoresistentes cortadas a laser foram colocadas sobre o h-BN, e o material exposto foi removido com gás argônio. (Um sistema de feixe de íons focalizado foi mais tarde usado para criar padrões ainda mais finos, até resolução de 100 nanômetros, sem máscaras.) Depois que as máscaras foram lavadas, o grafeno foi cultivado via CVD nos espaços abertos, onde se ligou de ponta a ponta com o h-BN. A camada híbrida pode então ser recolhida e colocada em qualquer substrato.

p Embora haja muito trabalho pela frente para caracterizar as ligações atômicas onde os domínios de grafeno e h-BN se encontram e para analisar os defeitos potenciais ao longo dos limites, As medições elétricas de Liu provaram que as qualidades dos componentes permanecem intactas.

p "Uma coisa importante que Zheng mostrou é que mesmo fazendo todos os tipos de crescimento, então gravura, então rebrota, as propriedades intrínsecas desses dois materiais não são afetadas, "Lou disse." Isoladores permanecem isolantes; eles não são dopados pelo carbono. E o grafeno ainda parece muito bom. Isso é importante, porque queremos ter certeza de que o que estamos cultivando é exatamente o que queremos. "

p Liu disse que o próximo passo é colocar um terceiro elemento, um semicondutor, no tecido 2-D. "Estamos tentando muito integrar isso à plataforma, "disse ele." Se pudermos fazer isso, podemos construir dispositivos in-plane verdadeiramente integrados. "Isso daria novas opções aos fabricantes que brincam com a ideia de eletrônicos flexíveis, ele disse.

p “A contribuição deste artigo é demonstrar o processo geral, "Lou acrescentou." É robusto, é repetível e cria materiais com propriedades muito agradáveis ​​e com dimensões que estão no limite do possível. "