 Физики из Университета Базеля добились успеха в синтезе легированной бором графеновой наноленты и охарактеризовали ее структурные, электронные и химические свойства. Модифицированный материал может быть использован в качестве датчика для экологически вредных оксидов азота.
Графен является одним из самых перспективных материалов для улучшения электронных устройств. Двумерный лист углерода проявляет высокую подвижность электронов и, соответственно, имеет превосходную проводимость. За исключением обычных полупроводников, материал не имеет так называемой запрещенной зоны, энергетического диапазона в твердом теле, где не может существовать ни одно состояние электрона. Таким образом, это позволяет избежать ситуации, в которой устройство с электроном выключено. Тем не менее, для того, чтобы изготовить эффективные электронные переключатели из графена, необходимо, чтобы материал мог переключаться между «включенным» и «выключенным» состоянием.
Решение этой проблемы заключается в обрезке листа графена в ленточную форму, известную как графеновая нанолента. Тем самым свойства материала могут быть изменены таком образом, чтобы он имел ширину запрещенной зоны, величина которой зависит от ширины формы.
Для настройки ширины запрещенной зоны, чтобы графеновые наноленты действовали подобно хорошо известному кремниевому полупроводнику, в настоящее время эти ленты легируются. С этой целью исследователи преднамеренно вводят примеси в чистый материал с целью модуляции его электрические свойства. В то время как легирование азотом ранее было уже реализовано, легирование бором осталось неисследованным. Как следствие, электронные и химические свойства остаются неясными до сих пор.
Ученые из Департамента физики в университете Базеля, при содействии исследователей из японских и финских университетов, смогли синтезировать легированные бором графеновые наноленты с различной шириной. Они использовали химическую реакцию на поверхности с новой синтезированной молекулой-предшественником на атомно-чистой поверхности золота. Химические структуры непосредственно решаются с помощью самых современной атомно-силовой микроскопии при низкой температуре.
Легированная область атома бора была подтверждена однозначно, и его соотношение легирования (число атомов бора по отношению к общему количеству атомов в наноленте) составляло 4,8 атомных процентов. Посредством дозирования газа окись азота, также может быть подтверждено химическое свойство, известное как кислотность Льюиса.
Проведенные измерения показывает, что легированная бором графеновая нанолента может быть использована для ультра-высокочувствительного датчика газа для оксидов азота, которые в настоящее время известны как весьма вредные газы для окружающей среды.
|
