El grafeno es mejor conductor que el cobre y es muy prometedor para los dispositivos electrónicos, pero tiene un inconveniente: los electrones que se mueven a través de él no se pueden detener.
Científicos de la Universidad de Rutgers han aprendido a dominar los electrones rebeldes en el grafeno, allanando el camino para el transporte ultrarrápido de electrones con baja pérdida de energía en sistemas de última tecnología. Su estudio fue publicado en línea en Nature Nanotechnology.
“Esto muestra que podemos controlar eléctricamente los electrones en el grafeno”, dijo Eva Y. Andrei, profesora de la Junta de Gobernadores del Departamento de Física y Astronomía de la Facultad de Artes y Ciencias de Rutgers y autora principal del estudio.
“En el pasado, no podíamos hacerlo. Esta es la razón por la que se pensaba que no se podían fabricar dispositivos como transistores que requieren funcionamiento con grafeno, porque sus electrones se vuelven salvajes”.
Ahora puede ser posible producir un transistor de nanoescala de grafeno, dijo Andrei. Hasta ahora, los componentes electrónicos de grafeno incluyen amplificadores ultrarrápidos, supercondensadores y cables de resistividad ultrabaja. La adición de un transistor de grafeno sería un paso importante hacia una plataforma de electrónica exclusiva de grafeno. Otras aplicaciones basadas en grafeno incluyen sensores químicos y biológicos ultrasensibles, filtros para la desalinización y purificación de agua. El grafeno también se está desarrollando en pantallas planas flexibles y circuitos electrónicos pintables e imprimibles.
El grafeno es una capa nanodelgada de grafito a base de carbón como el de los lápices. Es mucho más fuerte que el acero y un gran conductor. Pero cuando los electrones se mueven a través de él, lo hacen en línea recta y su alta velocidad no cambia. “Si golpean una barrera, no pueden dar marcha atrás, por lo que deben atravesarla”, dijo Andrei. “Los científicos han estado buscando cómo controlar o domesticar estos electrones”.
Su equipo logró domesticar estos electrones salvajes enviando voltaje a través de un microscopio de alta tecnología con una punta extremadamente afilada, también del tamaño de un átomo. Crearon lo que se asemeja a un sistema óptico al enviar voltaje a través de un microscopio de efecto túnel que ofrece vistas tridimensionales de las superficies a escala atómica.
La punta afilada del microscopio crea un campo de fuerza que atrapa electrones en el grafeno o modifica sus trayectorias, de forma similar al efecto que una lente tiene sobre los rayos de luz. Según Andrei, los electrones se pueden atrapar y liberar fácilmente, proporcionando un mecanismo eficiente de encendido y apagado.
“Puedes atrapar electrones sin hacer agujeros en el grafeno”, dijo. “Si cambias el voltaje, puedes liberar los electrones. Así puedes atraparlos y dejarlos ir a voluntad”.
El próximo paso sería escalar colocando cables extremadamente finos, llamados nanocables, encima del grafeno y controlando los electrones con voltajes, dijo.
Fuente: Europa Press