Membuat pita nano graphene stabil – Dunia Fisika

Struktur nano graphene dengan tepi berbentuk zigzag menunjukkan banyak janji teknologi berkat sifat elektronik dan magnetiknya yang sangat baik. Sayangnya, tepi yang sangat reaktif dari apa yang disebut graphene nanoribbons (GNR) ini menurun dengan cepat saat terpapar udara, membatasi aplikasi praktisnya. Sebuah tim di Spanyol dan Republik Ceko kini memiliki dua strategi baru untuk melindungi mereka. Strategi ini juga dapat diperluas ke jenis lain dari struktur nano berbasis karbon yang penting secara teknologi.

GNR istimewa karena perilaku elektronnya dapat disetel dari seperti logam menjadi semikonduktor hanya dengan menyesuaikan panjang atau lebar pita, memodifikasi struktur tepinya atau mendopingnya dengan atom non-karbon. Bahannya juga bisa dibuat magnetis menggunakan teknik ini. Keserbagunaan GNR menjadikannya blok bangunan yang menjanjikan untuk berbagai aplikasi, termasuk teknologi kuantum.

Masalahnya adalah bahwa sifat luar biasa dari GNR bergantung pada adanya segmen berbentuk zigzag di sepanjang tepinya, dan segmen ini (tidak seperti tepi berbentuk kursi) tidak stabil di udara. Ini berarti bahwa GNR perlu disimpan dalam ruang hampa, membuatnya sulit untuk digunakan dalam aplikasi dunia nyata.

sp³ konfigurasi meningkatkan stabilitas udara

Dalam karya baru, tiga kelompok penelitian – dipimpin oleh Dimas G de Oteyza dari Pusat Penelitian Bahan Nano dan Teknologi Nano (CINN) di El Entrego, Spanyol; Diego Pena dari CiQUS, Universidade de Santiago de Compostela; Dan Pavel Jelinek di Institut Fisika, Akademi Ilmu Pengetahuan Ceko – mempelajari strip sempit nanoribbon graphene dengan kepadatan besar tepi berbentuk zigzag. Mereka menemukan bahwa ketika terhidrogenasi, atom karbon dalam struktur nano berhibridisasi menjadi sp³ konfigurasi, yang meningkatkan stabilitas mereka di udara. Struktur dapat diubah kembali ke keadaan semula hanya dengan memanaskannya. Atau, para peneliti menemukan bahwa mereka dapat membuat struktur nano stabil dengan memfungsikannya dengan gugus samping keton. Bentuk bahan yang teroksidasi ini juga stabil terhadap berbagai bahan kimia lainnya, dan dapat diubah kembali ke bentuk aslinya dengan hidrogenasi dan anil dalam kondisi vakum. Dalam kedua kasus, GNR yang dilindungi mempertahankan sifat elektronik dari struktur nano murni.

“Strategi perlindungan kami memungkinkan kami mengeluarkan molekul-molekul ini dari lingkungan vakum inert tanpa menurunkannya,” kata Oteyza Dunia Fisika. “Teknik-teknik ini dapat diekstrapolasi ke GNR yang berbeda dan struktur nano berbasis karbon, serta ke kelompok fungsional yang berbeda, memungkinkan bahan karbon bertepi zigzag ini digunakan dalam aplikasi dunia nyata yang dapat diskalakan.”

Nanotube karbon tergencet membuat nanoribbons halus

Namun, sebelum ini menjadi mungkin, Oteyza dan rekannya mengakui ada tantangan yang harus diatasi. “Pertama, langkah 'deproteksi' masih memerlukan kondisi vakum,” jelas Peña. “Ini berarti bahwa meskipun kami dapat menempatkan molekul yang kami minati ke dalam struktur perangkat yang sesuai untuk aplikasi yang dapat diskalakan, perangkat tersebut harus tetap bekerja dalam ruang hampa.”

Oleh karena itu, diperlukan langkah tambahan, yaitu melindungi struktur seluruh perangkat berbasis GNR dengan cara yang tidak memengaruhi kimiawi molekul. “Ini adalah salah satu tantangan utama yang perlu kami atasi,” kata Jelinek.

Penelitian ini dipublikasikan di Alam Kimia.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoAiStream. Kecerdasan Data Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Mencetak Masa Depan bersama Adryenn Ashley. Akses Di Sini.
• Beli dan Jual Saham di Perusahaan PRE-IPO dengan PREIPO®. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/making-graphene-nanoribbons-stable/