自從石墨烯被發現以來，研究人員一直試圖利用這種材料來製造奈米尺寸的電子產品。然而，由於石墨烯只有一個原子厚度，所有原子都暴露在大氣中，即使少量的瑕疵和雜質也會阻礙其效能。目前， 研究人員透過遮蔽石墨烯和六角形氮化硼絕緣層來解決這一問題，六角形氮化硼是另一種具有絕緣特性的二維（2D）材料。
石墨烯旗艦研究人員解決了使石墨烯奈米電子有效的挑戰之一：將石墨烯切割成奈米級尺寸而不破壞其電效能。這使得它們能夠實現比先前針對類似結構所實現的高出幾個數量級的電流。這項工作表明，未來電子產品所需的量子傳輸特性可以縮小到奈米尺寸。
Graphene旗艦合作伙伴DTU的科學家，該論文的合著者PeterBøggild解釋說，儘管
“石墨烯是一種非常棒的材料，可以在製造新的奈米級電子產品中發揮關鍵作用，但仍然極難控制其電氣特性。 “
自2010年以來，DTU的研究人員試圖透過製作非常精細的孔圖案來改變石墨烯的電效能，從而創造出電力可以輕易流動的通道。
“創造奈米結構石墨烯變得非常困難，因為即使很小的錯誤也會消除我們設計的所有屬性，”
Bøggild說。
目前，石墨烯旗艦合作伙伴DTU的科學家們取得了巨大進步。Bjarke Jessen和Lene Gammelgaard用另一種2D材料（六方氮化硼）封裝了石墨烯，這與石墨烯非常相似，但是電絕緣。然後，他們使用奈米光刻技術，透過氮化硼保護層小心地在石墨烯中鑽孔奈米孔。孔的直徑約為20nm，並且孔以12nm的距離彼此分開。這種非凡的精度有利於透過石墨烯傳輸電流，石墨烯是光刻的奈米石墨烯的常用數量的100-1000倍。
“當您使用石墨烯等材料製作圖案時，您需要這樣做才能改變其屬性。然而，我們多年來看到的是，當我們在這種精細尺度上塑造石墨烯時，它不再像石墨烯一樣 - 存在太多的混亂，“
Bøggild解釋道。
“許多科學家已經放棄了石墨烯中的奈米光刻技術，但現在我們已經找到了如何做到這一點 - 你可以說詛咒被解除了，”
他補充道。
我們已經證明，我們可以控制石墨烯的能帶結構，奈米電子的確定性設計是切合實際的。僅僅看電子學，這意味著我們可以製造絕緣體，電晶體，導體甚至超導體，因為我們的奈米光刻技術可以保留最近顯示出導致雙層石墨烯超導性的微妙層間物理。然而，它遠遠超出了這一點。當我們控制能帶結構時，我們可以訪問所有石墨烯的屬性。換句話說，我們可以坐在電腦前，夢想其他應用程式 - 然後去實驗室讓它們發生。這裡有許多實際挑戰，但事實上我們可以定製石墨烯的電子特性，這是朝著創造尺寸極小的新電子產品邁出的一大步。
PeterBøggild，研究共同作者兼科學家，DTU，Graphene旗艦店。
透過奈米圖案控制石墨烯的電子特性為電子和光子器件的設計提供了額外的自由度，這是迄今為止無法獲得的。來自Graphene旗艦合作伙伴DTU及其同事的研究人員現在發現了一種獨特的石墨烯奈米圖案化方法，而沒有看到圖案化引入缺陷的侷限性。這是在實際器件中使用奈米圖案誘導石墨烯的電子特性的關鍵使能步驟，並且基於這些結果我們期待特別是奈米電子學和光子學的顯著進步。
Daniel Neumaier，石墨烯旗艦電子和光子整合部門負責人。
Graphene旗艦的科技官員及其管理小組主席Andrea C。 Ferrari補充說，“
用石墨烯製作圖案以製作奈米電子器件是首次嘗試將這種獨特材料用於器件的方法之一。然而，在最初的一系列出版物之後，產生的損害程度如此之大，以至於這一系列的研究幾乎完全被拋棄了。這裡展示的工作展示了旗艦的長期性質如何使科學家們能夠追求和解決甚至顯而易見的棘手問題。這將重新激發對石墨烯奈米電子學的興趣，並可能導致各種有用的器件，這些器件先前受到缺陷的阻礙。“
本文轉載自微信公眾號“石墨烯雷達”。
