С момента своего открытия в 2004 году графен, это форма углерода из листов толщиной в один атом, был изобретением в поисках материала. В частности, она разжигала воображение инженеров с возможностью создания тонкие, гибкие, полупрозрачные полупроводники для электроники. Но он всегда обещал больше, чем она поставила, потому что, он является прекрасным проводником электричества, его другие электронные свойства менее изучены. Во-первых, вместо того, чтобы быть легко направленый, электрический ток двигается через листа графена случайным образом и во всех направлениях. Во-вторых, графен не имеет запрещенной зоны-свойство, необходимое для создания “включено” и “выключено” для электронных состояний, транзисторы полагаются на работу, которая индуцируеться в материале, разрушая распределение путей электронов.
Один из способов, чтобы открыть запрещенную зону является введение атомов других элементов в вещество. Для получения графена, это уменьшает проводимость, которая является одной из его привлекательных особенностей. Другой подход заключается в изменении формы атомных листов, например, но существующие методы делают это не контролируем.
То есть проблема о том, как его изменить, и все может решится весьма удивительным образом: за счет использования бактерий в качестве шаблонов. Команда исследователей во главе с Викас Берри из Университета штата Иллинойс в Чикаго, выяснили, как производить смещения контролируемо в графене, с использованием бактерии под названием Bacillus subtilis.
Бактерии Bacillus subtilis
Бактерия Bacillus subtilis, как правило , короткие, пухлые цилиндры с гладкими поверхностями. Если они обезвожены, они сжимаются. Это делает их сжатие, так же, как виноград сжимается в изюм. Эти сжатия, доктор Берри и его команда в докладеACS Nano, могут быть составлены по образцу на графене.
Исследователи начали путем размещения капельки питательного раствора , содержащего бактерии Bacillus subtilis на микросхему из кремния, который имел электроды на обоих концах. Запуск тока между электродами вызвали бактерии самим заряжаться (положительные на одном конце цилиндра , таки отрицательные на другой), и, таким образом, в линию параллельно с потоком тока.
Затем они поместили лист графена поверх выровненных бактерий и варили много в вакуумной камере, нагретой до 250 ° С. Это вызвало у бактерий обезвоживание и они стали сжиматься, увлекая за собой лист графена с ними так, чтобы он взял на себя модель клеток, расположенными под ним.
Кардинально, бактерии не сжимались в случайном порядке. Бактерия Bacillus subtilis образуют сжатие около 33 нанометров (миллиардных долей метра) друг от друга, так что было отделение гребней, наложенных на графене. К сожалению, это слишком далеко друг от друга , чтобы создать значительную запрещенную зону. Гребни не нарушают электронную структуру графена достаточно. Чтобы сделать это, они должны быть менее пяти нанометров друг от друга. Но д – р Берри считает , что такие расстояния могут быть достигнуты с помощью другого вида бактерий, одни с более сильными клеточными стенками, или, возможно, различных видов клеток в целом.
Даже 33-нанометровые сжатия, дают графену некоторые интересные свойства. Вместо того, чтобы сжатые случайным образом графена, проходящие через лист электроны направляются между хребтами. Это наводит на мысль, что, проблема запрещенной зоны может быть решена, если размещать бактерии в заданных массивах для создания сложных паттернов канала будет эквивалентно травление кремниевый чипов. Такие компоненты, как логические элементы, которые формируют основу вычислений, таким образом, может быть создана.
Прежде чем это произойдет, есть две другие проблемы, которые должны быть решены. Одним из них является удаление бактерий и отпускание сжатого графена. Это будет означать нахождение правильного химического вещества, чтобы сделать рыхление. Другой воспроизводимости. Индивидуальные бактерии незначительно отличаются, не в последнюю очередь потому, что они часто бывают разных возрастов, так что любой продукт, который использовали не сортированные бактерии в качестве шаблонов будет ненадежным. Это может рассматриваться с помощью методама клеточной сортировки, или даже синтезирования искусственных строительных лесов, которые ведут себя подобно бактериям. Однако, это являются деталями. Важно то, что д-р Берри удалось оттеснить в сторону графена полупроводимость интересным образом. Для поиски материала сделала шаг вперед.