p Nanofitas de grafeno (GNRs), tiras estreitas de grafeno de camada única, tem física interessante, elétrico, térmico, e propriedades ópticas por causa da interação entre suas estruturas cristalinas e eletrônicas. Essas novas características os colocaram na vanguarda na busca por maneiras de fazer avançar as nanotecnologias de próxima geração. p Embora as técnicas de fabricação de baixo para cima agora permitam a síntese de uma ampla gama de nanofitas de grafeno que apresentam geometrias de borda bem definidas, larguras, e incorporações de heteroátomo, a questão de saber se a desordem estrutural está ou não presente nesses GNRs atomicamente precisos, e em que medida, ainda está sujeito a debate. A resposta a este enigma é de importância crítica para quaisquer aplicações potenciais ou dispositivos resultantes.

p A colaboração entre o grupo de teoria de Física da Matéria Condensada Computacional de Oleg Yazyev na EPFL e o Laboratório de nanotecnologia @ superfícies experimentais de Roman Fasel na Empa produziu dois artigos que abordam este problema em nanofitas de grafeno com bordas de poltrona e bordas em zigue-zague.

p "As imperfeições são conhecidas por desempenhar um papel importante na formação de uma série de funcionalidades em cristais, "disse Michele Pizzochero, anteriormente um Ph.D. estudante do laboratório de Oleg Yazyev na EPFL e agora pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Harvard. "Nestes jornais, revelamos defeitos de 'mordida' onipresentes, a saber, grupos ausentes de átomos de carbono, como o principal tipo de desordem estrutural em nanofitas de grafeno fabricadas por meio de síntese na superfície. Embora descobrimos que os defeitos de mordida degradam o desempenho de dispositivos eletrônicos baseados em nanofitas de grafeno, em alguns casos, essas imperfeições podem oferecer oportunidades interessantes para aplicações spintrônicas, graças às suas propriedades magnéticas peculiares. "

p Poltrona nanofitas de grafeno

p O artigo "Quantum electronic transport across" bite "defeitos em nanofitas de grafeno, "publicado recentemente em Materiais 2D , olha especificamente para nanofitas de grafeno de poltrona de 9 átomos (9-AGNRs). A robustez mecânica, estabilidade de longo prazo sob condições ambientais, fácil transferibilidade para substratos alvo, escalabilidade de fabricação, e a largura de banda adequada desses GNRs os tornou um dos candidatos mais promissores para integração como canais ativos em transistores de efeito de campo (FETs). De fato, entre os dispositivos eletrônicos baseados em grafeno realizados até agora, 9-AGNR-FETs exibem o melhor desempenho.

p Embora o papel prejudicial dos defeitos em dispositivos eletrônicos seja bem conhecido, Barreiras Schottky, barreiras de energia potencial para elétrons formados nas junções metal-semicondutor, ambos limitam o desempenho dos GNR-FETs atuais e evitam a caracterização experimental do impacto dos defeitos no desempenho do dispositivo. No Materiais 2D papel, os pesquisadores combinam abordagens experimentais e teóricas para investigar defeitos em AGNRs ascendentes.

p As microscopias de tunelamento de varredura e de força atômica primeiro permitiram aos pesquisadores identificar os anéis de benzeno ausentes nas bordas como um defeito muito comum no 9-AGNR e estimar a densidade e a distribuição espacial dessas imperfeições. que eles apelidaram de defeitos de "mordida". Eles quantificaram a densidade e descobriram que eles têm uma forte tendência para se agregar. Os pesquisadores então usaram cálculos de primeiros princípios para explorar o efeito de tais defeitos no transporte de carga quântica, descobrir que essas imperfeições o interrompem significativamente nas bordas da banda, reduzindo a condutância.

p Essas descobertas teóricas são então generalizadas para nanofitas mais amplas de uma maneira sistemática, permitindo que os pesquisadores estabeleçam diretrizes práticas para minimizar o papel prejudicial desses defeitos no transporte de carga, um passo instrumental para a realização de novos dispositivos eletrônicos baseados em carbono.

p Nanofitas de grafeno em ziguezague

p No artigo "Desordem de borda em nanofitas de grafeno em zigue-zague de baixo para cima:implicações para o magnetismo e o transporte eletrônico quântico, "publicado recentemente no The Journal of Physical Chemistry Letters , a mesma equipe de pesquisadores combina experimentos de microscopia de sonda de varredura e cálculos de primeiros princípios para examinar a desordem estrutural e seu efeito no magnetismo e no transporte eletrônico nos chamados GNRs em zigue-zague de baixo para cima (ZGNRs).

p Os ZGNRs são únicos devido à sua ordem magnética livre de metal não convencional que, de acordo com as previsões, é preservado até a temperatura ambiente. Eles possuem momentos magnéticos que são acoplados ferromagneticamente ao longo da borda e antiferromagneticamente através dela e foi mostrado que as estruturas eletrônicas e magnéticas podem ser moduladas em grande medida por, por exemplo, acusar doping, campos elétricos, deformações de rede, ou engenharia de defeitos. A combinação de correlações magnéticas sintonizáveis, A largura de banda considerável e as interações spin-órbita fracas tornaram esses GNRs candidatos promissores para operações de lógica de spin. O estudo analisa especificamente nanofitas de grafeno largas com seis linhas em zigue-zague de carbono (6-ZGNRs), a única largura de ZGNRs que foi alcançada com uma abordagem ascendente até agora.

p Novamente usando microscopias de tunelamento de varredura e de força atômica, os pesquisadores primeiro identificam a presença de defeitos de vacância de carbono onipresentes localizados nas bordas das nanofitas e, em seguida, resolvem sua estrutura atômica. Seus resultados indicam que cada vaga compreende uma unidade de m-xileno ausente, isso é, outro defeito de "mordida", que, como com aqueles vistos em AGNRs, vem da cisão da ligação C-C que ocorre durante o processo de ciclodesidrogenação da reação. Os pesquisadores estimam que a densidade dos defeitos de "mordida" nos 6-ZGNRs é maior do que a dos defeitos equivalentes nos AGNRs de baixo para cima.

p O efeito desses defeitos de mordida na estrutura eletrônica e nas propriedades de transporte quântico de 6-ZGNRs é novamente examinado teoricamente. Eles descobrem que a introdução do defeito, similarmente aos AGNRs, causa uma interrupção significativa da condutância. Além disso, nesta nanoestrutura, esses defeitos não intencionais induzem subrede e desequilíbrio de spin, causando um momento magnético local. Esse, por sua vez, dá origem ao transporte de carga polarizada por spin que torna as nanofitas em zigue-zague defeituosas idealmente adequadas para aplicações em spintrônica lógica totalmente em carbono no limite final de escalabilidade.

p Uma comparação entre ZGNRs e AGNRs de igual largura mostra que o transporte através do primeiro é menos sensível à introdução de defeitos únicos e múltiplos do que no último. Geral, a pesquisa fornece uma imagem global do impacto desses defeitos de "mordida" onipresentes na estrutura eletrônica de baixa energia das nanofitas de grafeno de baixo para cima. Pesquisas futuras podem se concentrar na investigação de outros tipos de defeitos pontuais observados experimentalmente nas bordas dessas nanofitas, disseram os pesquisadores.