Fabricació bottom-up de nanocintes de grafè

Encara que 2010 no sembli una data molt llunyana, és cert que fins aleshores no havia sigut possible la síntesi de nanoestructures planes de grafè, com és el cas de les nanocintes, amb una precisió atòmica de pocs nanòmetres d’ample. Assolir la fabricació bottom-up de nanocintes de grafè és especialment important ja que permet assolir precisió a escala atòmica i molecular controlant un cert ample i tipus de vora, permeten estudiar propietats físiques, electròniques i magnètiques, amb una precisió pràcticament idèntica a la que s’esperaria en prediccions teòriques.

Dos aspectes clau van donar lloc a aquest avenç el 2010: el disseny de la molècula precursora, i el tipus d’enllaç entre elles. Tal com s’havia observat prèviament, la síntesi d’unitats precursores totalment planes no facilitava el seu atuoensemblatge i va ser la síntesi d’un precursor que, en forma gas, i per repulsió estèrica, presentava subunitats rotades, la clau d’aquestes síntesi bottom-up. D’altra banda, la síntesi no hagués tingut lloc sense el primer pas en la síntesi mitjançant la reacció d’Ullmman: una reacció d’acoblament entre dos halurs d’aril. El control d’aquesta reacció, que té lloc en presència d’un catalitzador, va permetre la seva síntesi controlada de nanocintes de grafè sobre substrats metàl·lics, com or Au (111) o plata Ag (111).

La síntesi en el buit i la caracterització amb microscòpies d’efecte túnel permeten estudiar els diferents passos en la reacció d’aquestes nanoestructures, permetent entendre millor el sistema i imaginar el disseny de nous precursors

La fit d’assolir una reacció tan controlada i precisa donarà lloc a un nou camp en la síntesi de nanocintes i altres tipus de nanoestructures en el buit i sobre substrats metàl·lics.

En l’article de referència publicat al Japanese Journal of Applied Physics a l’Octubre de 2016 per Y. Wakayama et al., mostra com la idea del disseny del precursor 10,10′-dibromo-9,9′-biantrilo dóna lloc a una nanocinta amb vores tipus armchair d’ample N = 7 i com, utilitzant el monòmer 6,11-dibromo-1,2,3,4-tetrafeniltrifenileno, es poden obtenir nanocintes amb vores tipus chevron.