Применение углеродных нанотрубок в электронике затруднено чрезвычайно сильной зависимостью их электрических свойств от деталей геометрической структуры (киральности). Одностенные нанотрубки с почти одинаковым диаметром могут иметь как металлический, так и полупроводниковый тип проводимости, а если, например, хотя бы один из цилиндров многостенной нанотрубки окажется металлическим, то он закоротит все остальные. По этой причине внимание наноэлектронщиков с недавних пор переключилось на графеновые наноленты – длинные узкие полоски графена. Если электрическая проводимость широких нанолент, как и нанотрубок, тоже определяется их киральностью, то все узкие (менее 10 нм) наноленты – полупроводники и поэтому рассматриваются как кандидаты в элементы полевых транзисторов и других электронных устройств, составляющих основу компьютерных микрочипов. Обсуждаются и другие возможные применения нанолент – в качестве датчиков, катализаторов и пр. Известно несколько способов изготовления нанолент, но только в микроскопических количествах и/или с очень большим разбросом по ширине. Большинство из них основаны на "разрезании" графенового монослоя с использованием химического или ультразвукового воздействия.

Рис.1. Схематическое изображение развертывания нанотрубки в ленту.

В номере журнала Nature от 16.04.2009 опубликованы сразу две статьи, в которых предлагается принципиально иной подход к синтезу нанолент. В качестве исходного материала предлагается брать не графен, а нанотрубки. Задача состоит в том, чтобы "разрезать" нанотрубку в продольном направлении и развернуть ее в плоскую наноленту (см. рис.1). Для этих целей в одном случае многостенные нанотрубки, состоящие из 15-20 вложенных друг в друга одностенных нанотрубок, обрабатывали при комнатной температуре сначала серной кислотой, затем – перманганатом калия, а в заключение нагревали до 55- 70^оC. В итоге из них получались наноленты длиной до 4 мкм, шириной 100-500 нм и толщиной 1-30 графеновых слоев. Механизм раскрытия нанотрубок пока не совсем понятен. Возможно, он как-то связан с окислением двойных связей С=С или с проникновением молекул серной кислоты между стенками нанотрубок. Попытки разрезать таким же образом одностенные нанотрубки к успеху пока не привели: все наноленты перепутались между собой.

В другой работе частично погруженные в полимерную пленку 1-3-стенные нанотрубки разрезали путем селективного травления в плазме аргона с последующим отжигом при 300^оС для удаления остатков полимера. При этом получали наноленты шириной 10-20 нм и толщиной 1-3 графеновых слоя.

Будем надеяться, что дальнейшее совершенствование предложенных методик позволит изготавливать графеновые наноленты со строго заданной шириной и, возможно, даже с требуемым рельефом их краев, причем делать это в больших масштабах, а не поштучно. Тогда, в частности, можно будет исследовать наноленты на предмет токсичности, а также детально изучить их магнитные и каталитические свойства.

Источник информации - заметка Л.Опенова бюллетене ПерсТ, выпуск 9 за 2009 г.