Cintas de grafeno porosas dopadas con nitrógeno para electrónica y computación cuántica

• Fecha : 8 de julio de 2020
• Fuente : Universidad de Basilea
• Resumen : Un equipo de físicos y químicos ha producido las primeras cintas de grafeno porosas en las que los átomos de carbono específicos en la red cristalina se reemplazan con átomos de nitrógeno. Estas cintas tienen propiedades semiconductoras que las hacen atractivas para aplicaciones en electrónica y computación cuántica.

El grafeno consiste en una sola capa de átomos de carbono dispuestos en una estructura de panal. El material es de interés no solo en la investigación básica sino también para diversas aplicaciones dadas por sus propiedades únicas, que incluyen una excelente conductividad eléctrica, así como una resistencia y rigidez asombrosasLos equipos de investigación de todo el mundo están trabajando para ampliar aún más estas características mediante la sustitución de átomos de carbono en la red cristalina con átomos de diferentes elementos. Además, las propiedades eléctricas y magnéticas también pueden modificarse mediante la formación de poros en la red.

estructura tipo escalera

Ahora, un equipo de investigadores dirigido por el físico Profesor Ernst Meyer de la Universidad de Basilea y el químico Dr. Shi-Xia Liu de la Universidad de Berna han logrado producir las primeras cintas de grafeno cuya red cristalina contiene poros periódicos yun patrón regular de átomos de nitrógeno. La estructura de este nuevo material se asemeja a una escalera, con cada peldaño que contiene dos átomos de nitrógeno.

Para sintetizar estas cintas de grafeno porosas que contienen nitrógeno, los investigadores calentaron los bloques de construcción individuales paso a paso en una superficie de plata en el vacío. Las cintas se forman a temperaturas de hasta 220 ° C. La microscopía de fuerza atómica permitióinvestigadores no solo para monitorear los pasos individuales en la síntesis, sino también para confirmar la estructura de escalera perfecta y la estabilidad de la molécula.

propiedades extraordinarias

Utilizando microscopía de túnel de barrido, los científicos del Departamento de Física y el Instituto Suizo de Nanociencia SNI de la Universidad de Basilea también demostraron que estas nuevas cintas de grafeno ya no eran conductores eléctricos, como el grafeno puro, sino que en realidad se comportaban como semiconductores.Los colegas de las universidades de Berna y Warwick confirmaron estos hallazgos al realizar cálculos teóricos de las propiedades electrónicas. "Las propiedades semiconductoras son esenciales para las aplicaciones potenciales en electrónica, ya que su conductividad se puede ajustar específicamente", dice el Dr. Rémy Pawlak, primer autor.de El estudio.

De la literatura, se sabe que una alta concentración de átomos de nitrógeno en la red cristalina hace que las cintas de grafeno se magneticen cuando se someten a un campo magnético. "Esperamos que estas cintas de grafeno dopadas con nitrógeno porosas muestren propiedades magnéticas extraordinarias".dice Ernst Meyer. "En el futuro, las cintas podrían ser de interés para aplicaciones en computación cuántica".

Fuente de la historia :

Materiales proporcionado por Universidad de Basilea . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.

Referencia del diario :

1. Rémy Pawlak, Xunshan Liu, Silviya Ninova, Philipp D'Astolfo, Carl Drechsel, Sara Sangtarash, Robert Häner, Silvio Decurtins, Hatef Sadeghi, Colin J. Lambert, Ulrich Aschauer, Shi-Xia Liu, Ernst Meyer. Síntesis ascendente de nanoribones de grafeno poroso dopado con nitrógeno . Revista de la Sociedad Americana de Química , 2020; DOI: 10.1021 / jacs.0c03946