Šveitsi ja Saksa teadlased töötasid välja uue viisi tootmaks eriti peenikesi spetsiifiliste mõõtmete ja keelutsooniga grafeenribasid. Ülioluline on aga, et ribade ääred on siledad, ilma milleta grafeeni kasutamine elektrooniliste seadmete valmistamisel võimalik pole.
Siiani on grafeenribasid valmistatud nn. ülevalt-alla meetoditel, näiteks ribade lõikamisel suurematest grafeenplaatidest või süsinik-nanotorude avamisel. Sellistel meetoditel saadud nanoribad on aga võrdlemisi laiad(üle 10 nanomeetri) ning konarlike äärtega. Kõrgtehnoloogiliste elektrooniliste seadmete valmistamiseks peavad ribad olema aga väiksemad kui 10 nanomeetrit ning mis veel olulisem, nende ääred peavad olema siledad, sest isegi väikseimad kõrvalekalded ideaalsest ääre kujust, nn. ‘tugitoolist’ ja ‘siksakilisest’, halvendavad tunduvalt grafeeni elektroonilisi omadusi, kirjutab physicsworld.org.
Skaneeriva tunnelmikroskoobiga saadud struktuurmudel(vasakul) ja 3D kujutis siksakilisest grafeen-nanoribast. Pilt:Empa
Roman Faseli ja Klaus Mülleni juhitud uurimusel välja töötatud meetod on lihtne, materjali pinnal läbiviidav alt-üles toimuv keemiline protsess. Esmalt laotatakse spetsiaalselt valmistatud halogeeni lisandiga diantrüüli monomeerid kulla ja hõbeda pinnale kõrgel vaakumil. Järgnevalt sunnitakse monomeerid polüfenüleeni ahelatega ühinema.
Järgmise sammuna eemaldati näidise kuumutamisel polümeeri vesiniku aatomid. Selle tagajärjel polümeeri ahelad sidustuvad moodustades tasapinnalised grafeenribad, mis on kõigest ühe aatomi paksused, ühe nanomeetri laiused ning kuni viiekümne nanomeetri pikkused. Ribad on piisavalt peenikesed omamaks elektroonilist keelutsooni ning seega ka lülituseks sobivaid omadusi. Lisaks on grafeenribade ääred siledad ja ‘tugitooli’ kujulised ning ribad ise on nende valmistamiseks kasutatavatest monomeeridest sõltuvalt kas sirged või siksakilised.
Teadusartikkel “Atomically precise bottom-up fabrication of graphene nanoribbons“
Leave a Reply