گرافن، که اول بار در سال 2004 توسط Andre Geim و Konstantin Novolselov ، برندگان جایزه نوبل سال 2010 بدست آمد، به دلیل خاصیت‌های بالقوه مکانیکی و الکترونیکی‌اش مورد ستایش قرار می‌گیرد. با وجود ضخامت ناچیز و خاصیت ارتجاعی آن، گرافن از فولاد مقاوم‌تر و یک رسانای عالی برای گرماست. به علاوه، در گرافن سرعت الکترون‌ها بسیار بالاست. بنابراین به عنوان یک نتیجه، گرافن می‌تواند به عنوان ماده‌ای ایده آل جهت خلق ادوات الکترونیکی قابل انعطاف و فوق سریع که شامل چگالی‌های بالایی هستند، استفاده شود.

حفظ باند گپ

بسیاری از ویژگی‌های الکترونیکی گرافن ناشی از این حقیقت هستند که گرافن یک نیمه رسانایی با  باند گپ صفر‌‌ است، به عبارتی تفاوت انرژی بین باند‌های والانس و رسانش صفر است. این مشخصه خوبی جهت ساختن ادوات الکترونیکی مانند ترانزیستور نیست، چرا که چنین مدارهایی به نیمه هادی مانند سیلیکن با باند گپ غیر صفر نیاز دارند. در یک پژوهش و به دنبال ساختن نمونه جدیدی از گرافن که شامل باند گپ غیر صفر باشد، محققین روش‌های متفاوتی را اعمال کردند. این روش‌ها شامل اعمال میدان الکتریکی، اضافه کردن ناخالصی‌های شیمیایی یا حتی تغییر ساختار گرافن می‌شد، ولی هیچ کدام به نتیجه مطلوب منجر نشدند. اکنون Enders و همکارانش از دانشگاه‌های بیروت، نبراسکا-لینکلن، کارکاف، ایالتی نیویورک در بوفالو، کالج بوستون و دانشگاه تافتس ماده‌ای شبه گرافن را توسعه داده‌اند که می‌تواند حالت مورد نظر آنها را برآورده کند. این تیم با گرم کردن یک مولکول آلی شامل بورن، نیتروژن و کربن به روی یک بستر ایریدیم موفق به تولید h-BCN شدند. نتیجه نهایی لایه نازک اتمی از h-BCN بود که به دلیل تفاوت ساختاری بستر و لایه روی آن به فرم راه-راه درآمده بود.

تکنیک‌های چندتایی

این تیم ویژگی‌های ساختاری و الکتریکی لایه را با استفاده از تصویر برداری میکروسکوپ تونل زنی روبشی-مولکولی، اسپکتروسکوپی فوتوالکترون اشعه ایکس و پراکندگی الکترونی کم انرژی مطالعه کردند. آنها همچنین از نظریه تابعی چگالی و محاسبات ابتدا به ساکن جهت فهم بیشتر h-BCN استفاده کردند. یک نتیجه مهم این اندازه گیری‌ها و محاسبات، پش بینی این است که h-BCN می‌بایست دارای باند گپ الکترونی مستقیم باشد که اندازه‌ی آن چیزی بین گرافن بدون گپ و بورن-نیترید هگزاگونال، به عنوان یک عایق، قرار می‌گیرد. به عقیده محققان باند گپ این ماده آن را جهت کاربردهای الکترونیکی مناسب می‌سازد.

به بیان Enders "یافته‌‌های ما می‌تواند نقطه شروعی برای نسل جدیدی از ترانزیستورهای الکترونیکی، مدارها و سنسورها باشد که کوچکتر و انعطاف پذیرتر از همتای امروزی‌شان هستند." به احتمال زیاد آنها منجر به کاهش بالقوه‌ای در مصرف توان خواهند شد.

 این یافته در ACS Nano نمایه شده است.