化学家使用光和热合成石墨烯

由UCLA科学家生产的石墨烯纳米波堡的分子结构的说明。

硅 - 常用半导体的闪亮，脆性金属 - 是现代电子产品的必要成分。但由于电子设备变得较小，而且较小，产生适合在它们内部的微小硅组件变得更具挑战性和更昂贵。

现在，UCLA化学家们开发了一种制造石墨烯纳米波巴纳的新方法，即许多科学家认为将有一天电力电子设备的下一代结构。

本研究在美国化学学会杂志上在线公布。

纳米波纹是极窄的石墨烯条，宽度仅少数碳原子。它们具有很有用的，因为它们具有带隙，这意味着电子必须“推动”流过他们以产生电气电流，称CIVS学院化学教授和该研究的主要作者。

“没有带隙的材料让电子通过阻尼并且不能用于构建逻辑电路，”他说。

Rubin和他的研究团队通过基于紫外线的简单反应和暴露于600度的热量，通过分子构成石墨烯纳米波氏分子。

“没有其他人能够这样做，但如果一个人想要以工业规模建造这些分子，那么这将是重要的，”鲁宾也是加州大学州加州纳米系统研究所的成员。

该方法改善了用于创建石墨烯纳米波巴的其他现有方法，其中一个方法涉及削减称为碳纳米管的石墨烯的开口管。鲁宾表示，这种特殊方法是不精确的，并产生不一致的尺寸的丝带 - 这是一个问题，因为纳米波纹的宽度取决于其宽度，鲁宾表示。

为了创造纳米波堡，科学家通过生长四种不同无色分子的晶体而开始。晶体将分子锁定成完美的取向以反应，然后该团队使用光将分子缝成聚合物，其是由碳和氢原子的重复单元制成的大结构。

然后，科学家们将闪亮的深蓝色聚合物放在含有氩气的烤箱中并将它们加热至600摄氏度。热量为聚合物提供了必要的能量，以形成给出纳米波动的最终形状的最终键：由碳原子组成的六边形环，以及沿着带边缘的氢原子。

“我们基本上是挑战聚合物，但我们正在以受控的方式这样做，”鲁宾说。

大约一个小时的过程产生了石墨烯纳米，只有八个碳原子宽，但数千个原子长。科学家通过在它们的不同波长的光线照耀着闪光的纳米沥带的分子结构，纳米波纹的颜色和有光泽度。

“我们看着鲁宾说的那些波长被吸收了什么光线，”鲁宾说。“这揭示了丝带结构和组成的签名。”

研究人员提出了该过程的专利申请。

鲁宾表示，该团队现在正在研究如何更好地操纵纳米队 - 这是一个挑战，因为它们倾向于粘在一起。

“现在，他们是束纤维，”鲁宾说。“下一步将能够一个接一个地处理每个纳米。”

该研究的共同作者包括Richard Kaner，一名UCLA杰出的化学教授和生物化学教授，以及材料科学和工程;肯德尔·侯克，加州大学州的扫罗Winstein有机化学教授;罗伯特乔丹，前UCLA研究生; UCLA研究生Yolanda Li，Cheng-Wei Lin，Janice Lin和Kris Marsh;和UCLA本科生Ryan McCurdy。

该研究由美国国家科学基金会资助。

出版物：Robert S. Jordan等，“N = 8架扶手椅石墨烯纳米纳米纳米队从四个不同的多迪亚乙烯基，”美国化学学会“，2017年。 DOI：10.1021 / Jacs.7b08800