Silício - o brilhante, metal frágil comumente usado para fazer semicondutores - é um ingrediente essencial da eletrônica moderna. Mas, à medida que os dispositivos eletrônicos se tornam cada vez menores, criar minúsculos componentes de silício que cabem dentro deles tornou-se mais desafiador e mais caro.

Agora, Os químicos da UCLA desenvolveram um novo método para produzir nanofitas de grafeno, estruturas da próxima geração que muitos cientistas acreditam que um dia alimentarão dispositivos eletrônicos.

Esta pesquisa é publicada online no Jornal da American Chemical Society .

As nanofitas são tiras extremamente estreitas de grafeno, a largura de apenas alguns átomos de carbono. Eles são úteis porque possuem um bandgap, o que significa que os elétrons devem ser "empurrados" para fluir através deles para criar corrente elétrica, disse Yves Rubin, um professor de química no UCLA College e o principal autor da pesquisa.

"Um material sem bandgap permite que os elétrons fluam livremente e não podem ser usados ​​para construir circuitos lógicos, " ele disse.

Rubin e sua equipe de pesquisa construíram nanofitas de grafeno molécula por molécula usando uma reação simples baseada na luz ultravioleta e exposição a 600 graus de calor.

"Ninguém mais foi capaz de fazer isso, mas será importante se alguém quiser construir essas moléculas em escala industrial, "disse Rubin, que também é membro do California NanoSystems Institute da UCLA.

O processo melhora outros métodos existentes para a criação de nanofitas de grafeno, um dos quais envolve cortar tubos abertos de grafeno conhecidos como nanotubos de carbono. Essa abordagem particular é imprecisa e produz fitas de tamanhos inconsistentes - um problema porque o valor do bandgap de uma nanofita depende de sua largura, Rubin disse.

Para criar as nanofitas, os cientistas começaram cultivando cristais de quatro moléculas incolores diferentes. Os cristais travaram as moléculas na orientação perfeita para reagir, e a equipe então usou luz para costurar as moléculas em polímeros, que são grandes estruturas feitas de unidades repetidas de átomos de carbono e hidrogênio.

Os cientistas então colocaram o brilhante, polímeros de um azul profundo em um forno contendo apenas gás argônio e aquecido a 600 graus Celsius. O calor forneceu o impulso necessário de energia para os polímeros formarem as ligações finais que deram às nanofitas sua forma final:anéis hexagonais compostos de átomos de carbono, e átomos de hidrogênio ao longo das bordas das fitas.

"Estamos essencialmente carbonizando os polímeros, mas estamos fazendo isso de forma controlada, "Rubin disse.

O processo, que levou cerca de uma hora, produziu nanofitas de grafeno com apenas oito átomos de carbono de largura, mas milhares de átomos de comprimento. Os cientistas verificaram a estrutura molecular das nanofitas, que eram de cor negra profunda e brilhante, brilhando luz de diferentes comprimentos de onda para eles.

"Observamos quais comprimentos de onda de luz foram absorvidos, "Rubin disse." Isso revela assinaturas da estrutura e composição das fitas. "

Os pesquisadores entraram com um pedido de patente para o processo.

Rubin disse que a equipe agora está estudando como manipular melhor as nanofitas - um desafio porque elas tendem a ficar juntas.

"Agora mesmo, eles são feixes de fibras, "Rubin disse." A próxima etapa será capaz de lidar com cada nanofita, um por um. "