从字面上看，一个碳原子的厚度和电性能可以超过标准半导体技术，石墨烯纳米带有望成为新一代小型化电子设备。然而，该理论仍然远远领先于现实，目前的石墨烯纳米带还没有达到其潜力。
CREST、JST Japan 包括奈良科学技术研究所 (NAIST)、富士通实验室有限公司和富士通有限公司以及东京大学的一个项目在通信材料中看到的一项新的合作研究报告了有史以来第一个 17 碳宽的石墨烯纳米带并确认它具有迄今为止在通过自下而上的方式制备的已知石墨烯纳米带中看到的最小带隙。
使用硅半导体的大规模集成电路 (LSI) 用于从计算机到智能手机的各种电子设备中。如今，它们实际上支持我们的生活和几乎所有其他事物。然而，尽管 LSI 通过减小器件尺寸提高了器件性能，但 LSI 小型化正接近其极限。与此同时，商业需求继续迫使公司以更小的尺寸制造更高性能的智能手机，而行业压力则要求使用更小的设备进行大规模制造。
富士通有限公司的小组负责人 Shintaro Sato 博士说，肯定需要其他方法和/或材料来解决这些问题。
“硅半导体在更小的尺寸下为我们提供了更好的性能。然而，我们正在达到我们制造设备的最小限度。因此，我们对石墨烯纳米带的性能抱有很高的期望，石墨烯纳米带的半导体特性只是其中之一。原子厚——一种二维材料，”他指出。
石墨烯纳米带是蜂窝状结构，与石墨烯和碳纳米管相比，是鲜为人知的碳基半导体家族成员。石墨烯纳米带表现出二维石墨烯所没有的独特的电子和磁性特性。
“有趣的是，石墨烯纳米带的电子和磁性特性被广泛地调整为宽度和边缘结构的函数。” NAIST 的 Hiroko Yamada 教授说。
扶手椅型石墨烯纳米带是用于器件应用的有前途的纳米带类型，显示出宽度相关的带隙。它们可以分为三个亚族(3p、3p + 1、3p + 2)，它们的带隙与这些族的宽度成反比。基本上，属于 3p + 2 亚族的更宽的扶手椅边缘石墨烯纳米带在不同的石墨烯纳米带中具有最小的带隙，在基于 GNR 的设备中具有相当大的潜力。
到目前为止，已经报道了属于 3p + 1 亚家族的 13-扶手椅石墨烯纳米带，带隙超过 1 eV，但佐藤、山田及其同事展示了属于 3p + 2 亚家族的 17-石墨烯纳米带的合成，其带隙更小。
石墨烯纳米带合成基于自下而上的方法，称为“表面合成”，并使用基于二溴苯的分子作为表面石墨烯纳米带合成的前体。
“合成石墨烯纳米带的方法有很多，但为了生产原子级精确的石墨烯纳米带，我们决定使用自下而上的方法。重要的一点是，如果我们使用前驱体的结构可以定义石墨烯纳米带的最终结构自下而上的方法，” NAIST 的 Hironobu Hayashi 博士解释说，他也参与了这项研究。
富士通 Junichi Yamaguchi 博士的扫描隧道显微镜和光谱学。Ltd. 和东京大学的 Akitoshi Shiotari 博士和 Yoshiaki Sugimoto 教授的非接触式原子力显微镜证实了所获得的 17 扶手椅石墨烯纳米带的原子和电子结构。此外，实验获得的 17 扶手椅石墨烯纳米带的带隙为 0.6 eV，这是首次证明以受控方式合成带隙小于 1 eV 的石墨烯纳米带。
“我们希望这些 17 碳宽的石墨烯纳米带为新的基于 GNR 的电子设备铺平道路，”佐藤说。