211service.com
Circuitos de escritura en grafeno
Utilizando una punta de microscopio de fuerza atómica calentada, los investigadores han dibujado patrones conductores a nanoescala sobre óxido de grafeno aislante. Este simple truco para controlar la conductividad del óxido de grafeno podría allanar el camino para grabar circuitos electrónicos en el material de carbono, un avance importante hacia procesadores de computadora de alta velocidad, baja potencia y potencialmente más baratos.
Alambre caliente: Una punta de AFM calentada a más de 150 ° C puede grabar una superficie de óxido de grafeno aislante para crear cables conductores delgados a nanoescala.
El grafeno, una hoja de carbono de un átomo de espesor, es un sustituto prometedor del silicio en los circuitos electrónicos, ya que transporta electrones mucho más rápido. Los investigadores de IBM ya han fabricado transistores, los componentes básicos de los circuitos electrónicos, con grafeno que funcionan 10 veces más rápido que sus homólogos de silicio. Pero para fabricar estos transistores, los investigadores primero tienen que alterar las propiedades electrónicas del grafeno cortándolo en cintas delgadas, que luego se incorporan a los dispositivos. Los investigadores han fabricado estas nanocintas con litografía, con procesos basados en soluciones químicas o descomprimiendo nanotubos de carbono.
En el nuevo Ciencias En su lugar, los investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia y el Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. escriben tales nanocintas en una superficie en lugar de cortar grafeno. Los investigadores comienzan con una lámina de óxido de grafeno, que no conduce corriente eléctrica. Cuando tiran de una punta de AFM calentada entre 150 ° C y 1060 ° C a través de la hoja, los átomos de oxígeno se desprenden en los puntos que toca la punta. Esto deja tras de sí líneas de grafeno casi puro que son 10.000 veces más conductoras que el óxido de grafeno circundante.
Es una técnica rápida y reproducible, es de un solo paso, es simple, dice Paul Sheehan, quien dirigió el trabajo en el Laboratorio de Investigaciones Navales . En lugar de dejar resistir y tratar de cortar el grafeno de diferentes maneras, puede usar el calor local y escribir las líneas exactamente donde las desee. Sheehan dice que una serie de miles de puntas AFM podrían dibujar circuitos en óxido de grafeno al mismo tiempo.
Los métodos litográficos para fabricar nanocintas son engorrosos y costosos, dice Jing Guo , profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Florida en Gainesville. Estos métodos también pueden crear cintas con bordes ásperos, que afectan las propiedades electrónicas del grafeno y dan como resultado transistores de baja calidad. Esta es una nueva forma de [hacer nanocintas] que es muy simple y confiable y potencialmente escalable a gran escala, dice. Básicamente tienes un papel y tomas un lápiz para rayarlo, y tienes una línea muy estrecha.
Los investigadores escribieron líneas tan estrechas como 12 nanómetros de ancho y a velocidades de hasta 0,1 milímetros por segundo. La velocidad de escritura aumentó con la temperatura. Es emocionante ver que esta conversión se puede realizar y controlar a nanoescala, dice Yu-Ming Lin , investigadora del grupo de ciencia y tecnología a nanoescala del Watson Research Center de IBM en Yorktown Heights, Nueva York. Este es un paso importante para la [electrónica] basada en grafeno.
Comenzar con láminas de óxido de grafeno en lugar de grafeno es más fácil y económico, dice Elisa Riedo , profesor de física en Georgia Tech que dirigió el trabajo con Sheehan. Las láminas de grafeno prístinas se obtienen típicamente separando mecánicamente las escamas del grafito o cultivando grafeno en obleas de carburo de silicio de dos pulgadas. El óxido de grafeno era más barato de producir en grandes áreas en comparación con el grafeno, dice Riedo. Es un camino diferente para llegar al grafeno.
Los investigadores planean hacer transistores usando su técnica, pero es posible que primero necesiten un procesamiento adicional, dice Yanwu Zhu , investigador de grafeno de la Universidad de Texas en Austin. Por un lado, tendrán que encontrar una forma de eliminar los restos de óxido de grafeno de las cintas conductoras.