On-surface synthesis of nitrogen-doped graphene-based nanoarchitectures: 0D nanographenes, 1D nanoribbons and 2D nanoporous graphene

Autor: Tenorio Tuñas, María
Přispěvatelé: Moreno, César, Mugarza Ezpeleta, Aitor, González Silveira, Marta, Mugarza, Aitor, González-Silveira, Marta
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
TDR. Tesis Doctorales en Red
instname
Dipòsit Digital de Documents de la UAB
Universitat Autònoma de Barcelona
Popis: Tesis presentada para la obtención del título de Doctor en Física por la Universidad Autónoma de Barcelona.
[EN] Monolayer graphene has shown to possess distinguished physical properties, which make it one of the starring nanomaterials of the present and of the future. However, some missing properties in graphene limit its applications, such as the lack of band gap, relevant for electronics and optics; the selective reactivity, crucial for sensing, or the permeability, critical for sieving. The modification of its structure has seemed to become the best and most simple strategy to make it suitable for the implementation in nanodevices. Among the structural engineering strategies, the most straightforward approaches imply both scaling down and doping, which have been achieved for years with the top-down method. Nonetheless, with the incoming demand of smaller and more efficient devices, the atomic precision of the novel materials is imperative, something not feasible with the aforementioned technique. It has been demonstrated that the bottom-up protocol is the most appropriate method to achieve the desired functionalities of the nanostructure with atomic precision. By using bottom-up strategies, graphene nanostructures can be synthesized either in solution or on a suitable catalytic surface. Even though the synthesis in solution has bestowed a huge variability of different nanostructures, it makes challenging having monodisperse solution of large aromatic nanostructures and characterize them with the same atomic precision that they are synthesize. The surface-assisted synthesis is an alternative to overcome this issues.
[CA] El grafè monocapa ha demostrat posseir destacades propietats físiques, que el converteixen en un dels nanomaterials estrella del present i del futur. No obstant això, algunes propietats absents al grafè limiten les seves aplicacions, com la manca de banda prohibida, rellevant per a l'electrònica i l'òptica; la reactivitat selectiva, crucial per a la detecció, o la permeabilitat, crítica per al tamisat. La modificació de la seva estructura sembla convertir-se en la millor i més senzilla estratègia per fer-ho apte per a la implementació en nanodispositius. Entre les estratègies d'enginyeria estructural, els enfocaments més senzills impliquen tant la reducció de la mida com el dopatge, que s'han aconseguit durant anys amb el mètode de dalt a baix (top-down). No obstant això, amb la demanda creixent de dispositius més petits i eficients, la precisió atòmica dels nous materials és imperativa, cosa que no és factible amb la tècnica esmentada. S'ha demostrat que el protocol de baix a dalt (bottom-up) és el mètode més adequat per aconseguir les funcionalitats desitjades de la nanoestructura amb precisió atòmica. Mitjançant l'ús d'estratègies ascendents, les nanoestructures de grafè es poden sintetitzar en solució o en una superfície catalítica adequada. Si bé la síntesi en solució ha atorgat una gran variabilitat de diferents nanoestructures, és un desafiament tenir una solució monodispersa de grans nanoestructures aromàtiques i caracteritzar-les amb la mateixa precisió atòmica amb què se sintetitzen. La síntesi assistida per superfície és una alternativa per superar aquests problemes.
[ES] El grafeno monocapa ha demostrado poseer destacadas propiedades físicas, que lo convierten en uno de los nanomateriales estrella del presente y del futuro. Sin embargo, algunas propiedades ausentes en el grafeno limitan sus aplicaciones, como la falta de banda prohibida, relevante para la electrónica y la óptica; la reactividad selectiva, crucial para la detección, o la permeabilidad, crítica para el tamizado. La modificación de su estructura parece convertirse en la mejor y más sencilla estrategia para hacerlo apto para la implementación en nanodispositivos. Entre las estrategias de ingeniería estructural, los enfoques más sencillos implican tanto la reducción del tamaño como el dopaje, que se han logrado durante años con el método de arriba hacia abajo (top-down). No obstante, con la creciente demanda de dispositivos más pequeños y eficientes, la precisión atómica de los nuevos materiales es imperativa, algo que no es factible con la técnica mencionada. Se ha demostrado que el protocolo de abajo hacia arriba (bottom-up) es el método más adecuado para conseguir las funcionalidades deseadas de la nanoestructura con precisión atómica. Mediante el uso de estrategias ascendentes, las nanoestructuras de grafeno se pueden sintetizar en solución o en una superficie catalítica adecuada. Si bien la síntesis en solución ha otorgado una gran variabilidad de diferentes nanoestructuras, es un desafío tener una solución monodispersa de grandes nanoestructuras aromáticas y caracterizarlas con la misma precisión atómica con la que se sintetizan. La síntesis asistida por superficie es una alternativa para superar estos problemas.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: