p Uma equipe de pesquisa internacional do Instituto Avançado de Pesquisa de Materiais (AIMR) da Universidade de Tohoku conseguiu interconectar quimicamente nanofitas de grafeno de borda quiral (GNRs) com recursos de borda em zigue-zague por montagem molecular, e conexão eletrônica demonstrada entre GNRs. Os GNRs foram interconectados exclusivamente de ponta a ponta, formando estruturas de cotovelo, identificados como pontos de interconexão (Fig. 1a). p Esta configuração permitiu aos pesquisadores demonstrar que a arquitetura eletrônica nos pontos de interconexão entre dois GNRs (Fig. 1b) é a mesma que ao longo de GNRs únicos; evidências de que as propriedades eletrônicas do GNR, como condutividades elétricas e térmicas, são estendidos diretamente através das estruturas do cotovelo na interconexão química GNR.

p Este trabalho mostra que o desenvolvimento futuro de alto desempenho, eletrônica de baixo consumo de energia baseada em GNRs é possível.

p Há muito se espera que o grafeno revolucione a eletrônica, desde que possa ser cortado em formas atomicamente precisas que são conectadas aos eletrodos desejados. Contudo, enquanto os métodos atuais de fabricação de baixo para cima podem controlar as propriedades eletrônicas do grafeno, como alta mobilidade de elétrons, folgas de banda personalizadas e bordas em zigue-zague alinhadas com alfinetes, o aspecto de conexão das estruturas de grafeno nunca foi explorado diretamente. Por exemplo, se os elétrons que viajam através dos pontos de interconexão de dois GNRs encontrariam maior resistência elétrica permanece uma questão em aberto. Como as respostas a este tipo de perguntas são cruciais para a realização de alta velocidade futura, eletrônicos de baixo consumo de energia, usamos a montagem molecular para resolver esse problema aqui.

p "Conjuntos moleculares atuais produzem GNRs diretos (isto é, sem pontos de interconexão identificáveis), ou GNRs interconectados aleatoriamente, "diz o Dr. Patrick Han, o líder do projeto. "Esses modos de crescimento têm muitas incógnitas intrínsecas para determinar se os elétrons viajam pelos pontos de interconexão de grafeno suavemente. A chave é projetar uma montagem molecular que produz GNRs que são sistematicamente interconectados com pontos de interconexão claramente distinguíveis."

p Para alcançar este objetivo, a equipe AIMR usou um substrato de Cu, cuja reatividade confina o crescimento do GNR em seis direções, e utilizou microscopia de tunelamento de varredura (STM) para visualizar as estruturas eletrônicas do GNR. Ao controlar a cobertura molecular do precursor, esta montagem molecular conecta GNRs de diferentes direções de crescimento sistematicamente de ponta a ponta, produzindo estruturas de cotovelo - identificadas como pontos de interconexão (Fig. 1a). Usando STM, a equipe AIMR revelou que a deslocalização dos estados GNR π * interconectados se estende da mesma forma em um único GNR reto, e através do ponto de interconexão de dois GNRs (recursos periódicos na Fig. 1b, painel inferior). Este resultado indica que as propriedades eletrônicas do GNR, como condutividades elétricas e térmicas, deve ser o mesmo nas extremidades de GNRs individuais e de dois GNRs conectados.

p "A principal descoberta deste trabalho é que GNRs interconectados não mostram interrupção eletrônica (por exemplo, localização de elétrons que aumenta a resistência nos pontos de interconexão), "diz Han." A interconexão eletronicamente suave demonstra que as propriedades do GNR (incluindo lacunas de banda personalizadas, ou mesmo bordas em zigue-zague alinhadas por spin) podem ser conectadas a outras estruturas de grafeno. Esses resultados mostram que encontrar uma maneira de conectar GNRs sem defeitos aos eletrodos desejados pode ser a estratégia-chave para alcançar alto desempenho, eletrônicos de baixo consumo de energia. "