Разработана технология производства графеновых нанолент, обладающих полупроводниковыми свойствами

Ученые из Института исследований свойств полимеров Макса Планка (Max Planck Institute for Polymer Research, MPI-P) преуспели в разработке метода производства длинных графеновых нанолент заранее определенной формы и с четкими ровными краями. Кроме этого, эти наноленты, имеющие четкую кристаллическую структуру и изготовленные с помощью метода «восходящего» химического синтеза, обладают ярко выраженными полупроводниковыми свойствами, свойствами, которых лишен графен в его чистом виде.

Под термином полупроводниковые свойства здесь подразумевается наличие у графеновой наноленты так называемой электронной запрещенной зоны. Наличие этой зоны позволяет реализовать управление движением электронов через наноленту и управление оптическими свойствами этого материала. Такие особенности этого материала позволят использовать графеновые наноленты в различных электронных устройствах, таких как полевые транзисторы, которые могут стать намного более эффективные, нежели традиционные транзисторы, изготовленные из кремния.

«Все существующие методы изготовления графеновых нанолент базируются на «нисходящих» технологиях, таких как порезка графеновой пленки с помощью литографии или «расстегивание змейки» у углеродной нанотрубки» — рассказывают исследователи в статье, опубликованной в журнале Nature Chemistry, — «Эти методы позволяют придать полупроводниковые свойства нанолентам, но их производительность оставляет желать лучшего, а получаемые наноленты имеют очень неровные края и формы, что значительно затрудняет их практическое использование».

Метод «восходящего» химического синтеза графеновых нанолент заключается в химическом осаждении материала из специального раствора на специально подготовленную поверхность. Это позволяет получить высококачественный графен, практически не имеющий дефектов кристаллической решетки, края которого имеют четкие и ровные границы, связанные двумя видами химических радикалов.

«Метод осаждения графена из раствора позволяет реализовать синтез нанолент практически любой длины. Нам удавалось синтезировать наноленты, длиной более 200 нанометров, что значительно превышает те 50 нанометров длины, которые получаются при помощи «нисходящих» методов производства» — рассказывает профессор Ксинглиэнг Фенг (Xingliang Feng), — «К сожалению, об изготовлении графеновых транзисторов при помощи разработанной нами технологии мы еще и не задумывались, но она идеально подходит для других применений, к примеру, для производства высокоэффективных солнечных батарей».

Следует заметить, что данные исследования проводились учеными в рамках европейской программы «Graphene Flagship», программы с бюджетом почти в миллиард евро, конечной целью которой является разработка всевозможных технологий изготовления и использования графена в практических целях.