Графен — один из самых перспективных материалов для совершенствования электронных устройств. Двумерный углеродный лист демонстрирует высокую подвижность электронов и, соответственно, отличную проводимость. В отличие от обычных полупроводников, материал не имеет так называемой запрещенной зоны — диапазона энергий в твердом теле, в котором не могут существовать электронные состояния. Следовательно, это позволяет избежать ситуации, когда устройство отключается электронным способом.
Однако для изготовления эффективных электронных переключателей из графена необходимо, чтобы материал можно было «включать» и «выключать».Решение этой проблемы заключается в обрезке графенового листа до ленточной формы, называемой графеновой нанолентой (GNR). Таким образом, можно изменить ширину запрещенной зоны, значение которой зависит от ширины формы.Синтез на поверхности золота
Чтобы настроить ширину запрещенной зоны, чтобы графеновые наноленты действовали как хорошо зарекомендовавший себя кремниевый полупроводник, ленты легируют. С этой целью исследователи намеренно вводят примеси в чистый материал с целью изменения его электрических свойств. В то время как легирование азотом было реализовано, легирование бором осталось неизученным.
Впоследствии электронные и химические свойства до сих пор остаются неясными.Профессору д-ру Эрнсту Мейеру и д-ру Шигеки Каваи с факультета физики Базельского университета при содействии исследователей из японского и финского университетов удалось синтезировать легированные бором графеновые наноленты различной ширины. Они использовали химическую реакцию на поверхности с недавно синтезированной молекулой-предшественником на атомарно чистой поверхности золота.
Химические структуры были непосредственно определены с помощью современной атомно-силовой микроскопии при низкой температуре.На пути к датчику оксида азотаЛегированный участок атома бора был однозначно подтвержден, и его коэффициент легирования — количество атомов бора по отношению к общему количеству атомов в наноленте — составлял 4,8 атомных процента. Дозируя газообразный оксид азота, можно также подтвердить химическое свойство, известное как кислотность Льюиса.
Легированный газообразный оксид азота сильно селективно адсорбировался на борном участке. Это измерение показывает, что нанолента из легированного бором графена может быть использована в качестве сверхчувствительного газового сенсора для оксидов азота, которые в настоящее время являются горячей темой в отрасли, поскольку наносят большой ущерб окружающей среде.