Fizycy z Zakładu Fizyki Nanostruktur i Nanotechnologii UJ wytworzyli po raz pierwszy nanopłatki grafenowe bezpośrednio na powierzchni ditlenku tytanu.
Jednym z głównych wyzwań w budowie urządzeń w nanoskali, zwłaszcza dla potrzeb przyszłej elektroniki, jest kontrolowana, atomowo precyzyjna synteza nanostruktur. Jedno z rozwiązań polega na wytwarzaniu takich układów bezpośrednio na powierzchni podkładu. Ta nowa dziedzina zwana "syntezą na powierzchni" okazała się w ostatnich latach niezwykle skuteczna w uzyskiwaniu atomowo precyzyjnych układów molekularnych, takich jak np. nanowstążki i nanopłatki grafenowe, a także w tworzeniu molekuł, których synteza była nieosiągalna przez dziesięciolecia. Jednakże w przeważającej większości przypadków przeprowadzenie reakcji wymaga wykorzystania katalitycznego wpływu podłoża, co ogranicza możliwości prowadzenia syntezy do podkładów metalicznych uniemożliwiając bezpośrednie wykorzystanie technologicznie kluczowych powierzchni półprzewodnikowych i izolujących.
Fizycy z Zakładu Fizyki Nanostruktur i Nanotechnologii UJ wytworzyli po raz pierwszy nanopłatki grafenowe na powierzchni ditlenku tytanu wykorzystując specjalne prekursory molekularne przygotowane przez współpracowników z Uniwersytetu Fryderyka i Aleksandra w Erlangen i Norymberdze. Stało się to możliwe dzięki wyposażeniu molekuł w atomy fluoru ulokowane w ściśle określonych pozycjach. Na skutek sekwencyjnego i całkowicie selektywnego aktywowania wiązań węgiel-fluor zamykanie kolejnych pierścieni benzenowych odbywać się może z pominięciem reakcji cykloodwodornienia.
Otwiera to drogę do budowania nowych układów molekularnych z precyzją atomową na niemetalicznych podłożach. Pozwala to także uniknąć skomplikowanego procesu transferu nanostruktur molekularnych z podłoży metalicznych, na których mogą one być syntezowane dzięki katalitycznej roli podkładu, na ważne technologicznie podłoża półprzewodnikowe. Osiągnięte wyniki stanowią ważny krok w prężnie rozwijającej się w ostatnich latach syntezie atomowo precyzyjnych struktur molekularnych przeprowadzanej bezpośrednio na podłożach krystalicznych.
Więcej na temat wyników badań przeczytać można w pierwszym tegorocznym numerze czasopisma "Science": Fluorine-programmed nanozipping to tailored nanographenes on rutile TiO2 surfaces, M. Kolmer, R. Zuzak, A. K. Steiner, Ł. Zając, M. Engelund, S. Godlewski, M. Szymoński, K. Amsharov, Science 2019, 363, 57-60.
