由美國伊利諾伊大學(xué)的貝克曼先進(jìn)科學(xué)與技術(shù)研究所、內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校化學(xué)系組成的科研團(tuán)隊首度發(fā)明制備原子級精確石墨烯納米帶(atomically precise graphene nanoribbons 簡稱 APGNRs)新方法，朝著將 APGNRs 集成于非金屬基底上邁出了重要一步。
硅晶體是用于制備邏輯運(yùn)算中關(guān)鍵電子元件-晶體管最為常用的半導(dǎo)體材料。然而， 隨著更為快速、強(qiáng)大處理器的問世，硅半導(dǎo)體也已達(dá)到其性能極限：導(dǎo)電越快，越容易導(dǎo)致電子元件的過熱。
而一個原子厚度石墨烯卻能在保持快速導(dǎo)電的同時，不致于過熱。但要使石墨烯成為半導(dǎo)體，需將石墨烯制成被稱為納米帶的小窄條。雖然石墨烯納米帶的制備和表征技術(shù)取得了進(jìn)步，但要將它們以潔凈的方式，轉(zhuǎn)移到芯片制備表面，卻是個極大的挑戰(zhàn)。
由美國伊利諾伊大學(xué)的貝克曼先進(jìn)科學(xué)與技術(shù)研究所、內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校化 學(xué)系組成的科研團(tuán)隊，發(fā)明了如何將原子級精確的石墨烯納米帶集成于非金屬基底的新 技術(shù)。相關(guān)成果已刊載在《納米快訊》期刊上，題為《將溶液合成 Chevron 石墨烯納米 帶集成于 H：Si(100)》。
石墨烯納米帶通常僅為幾個納米寬，這超出了傳統(tǒng)芯片制備中自上而下的圖形化工藝極限。目前一些從較大石墨烯雕刻的納米制備方法，制備出的石墨烯納米帶不是缺乏均勻度，就是不夠狹窄，無法使所需的半導(dǎo)體性能充分表現(xiàn)。
團(tuán)隊稱，目前的“自上而下”制備方法很難控制納米帶的寬度。事實上，即便是 1-2個原子的寬度的調(diào)整，也會導(dǎo)致一些性能發(fā)生顯著變化。 “自下而上”制備石墨烯納米帶的方法，首次出現(xiàn)在 2010 年的《自然》期刊上，當(dāng)時有科學(xué)家將原子級精確的石墨烯納米帶生長在金屬基底上。2014 年，內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校研究團(tuán)隊，發(fā)明了在溶液中制備原子級精確的石墨烯納米帶的新方法。
內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校研究團(tuán)隊表示，之前在金屬基底上生長石墨烯納米帶的方法，雖然制備質(zhì)量很高，但數(shù)量很少，這限制了將這種方法在金屬表面的使用，合成工藝難以放大。但如果將納米帶合成在不受限的 3 維溶液環(huán)境中，就能制備較多數(shù)量的納米帶。
然而，無論采用溶液加工還是在某種表面上生長，都存在著納米帶轉(zhuǎn)移過程與環(huán)境中的化學(xué)品接觸、污染，最終影響石墨烯納米帶器件性能的問題。為了克服這個挑戰(zhàn)， 該跨學(xué)科研究團(tuán)隊，采用了一種超真空環(huán)境下的干法轉(zhuǎn)移工藝。
團(tuán)隊對涂覆了石墨烯納米帶粉末的一個玻璃纖維涂覆裝置進(jìn)行加熱，去除污染物和溶劑殘留;然后，將該涂覆裝置壓涂到一個新鮮準(zhǔn)備的氫鈍化的硅表面 ;隨后，團(tuán)隊利用超高真空掃描隧穿顯微鏡對納米帶進(jìn)行了研究，他們獲得了原子級圖像，并對石墨烯納米帶電子性能進(jìn)行了測量和確認(rèn)。
團(tuán)隊表示，隨著傳統(tǒng)硅晶體管越來越無法滿足電子器件小型化的需求，原子級精確的石墨烯納米帶將是后硅時代的最佳替代材料。這項研究是將原子級精確的石墨烯納米帶集成于相關(guān)硅基底上而邁出的重要一步。
