Investigadores de la Universidad de Melbourne son los primeros en el mundo en ver cómo se mueven los electrones en el grafeno bidimensional, un impulso para la electrónica del futuro.

Capaz de describir en imágenes el comportamiento de los electrones en movimiento en estructuras de sólo un átomo de espesor, la nueva técnica supera las limitaciones significativas con los métodos existentes para la comprensión de las corrientes eléctricas en los dispositivos basados en materiales ultra-delgados.

«Los dispositivos electrónicos de próxima generación basados en materiales ultrafinos, incluidos los ordenadores cuánticos, serán especialmente vulnerables para contener diminutas fisuras y defectos que interrumpen el flujo de corriente», dijo el profesor Lloyd Hollenberg, subdirector del Centro de Computación Cuántica y Tecnología de Comunicaciones (CQC2T).

Un equipo liderado por Hollenberg utilizó una sonda cuántica especial basada en un «centro de color» de tamaño atómico que sólo se encuentra en los diamantes para representar el flujo de corrientes eléctricas en el grafeno. La técnica podría utilizarse para entender el comportamiento de los electrones en una variedad de nuevas tecnologías.

«La capacidad de ver cómo las corrientes eléctricas se ven afectadas por estas imperfecciones permitirá a los investigadores mejorar la fiabilidad y el rendimiento de las tecnologías existentes y emergentes Estamos muy emocionados por este resultado, que nos permite revelar el comportamiento microscópico de la corriente en dispositivos de computación cuántica , grafeno y otros materiales 2D», dijo.

«Los investigadores de CQC2T han hecho grandes progresos en la fabricación a escala atómica de la nanoelectrónica en silicio para ordenadores cuánticos. Al igual que las hojas de grafeno, estas estructuras nanoelectrónicas son esencialmente un átomo de espesor. El éxito de nuestra nueva técnica de detección significa que tenemos el potencial de observar cómo los electrones se mueven en tales estructuras y ayudar a nuestra comprensión futura de cómo operarán las computadoras cuánticas».

Además de comprender la nanoelectrónica que controla los ordenadores cuánticos, la técnica podría utilizarse con materiales 2D para desarrollar electrónica de próxima generación, almacenamiento de energía (baterías), pantallas flexibles y sensores bioquímicos.

«Nuestra técnica es potente pero relativamente sencilla de implementar, lo que significa que podría ser adoptada por investigadores e ingenieros de una amplia gama de disciplinas», dijo el autor principal, Jean-Philippe Tetienne de CQC2T en la Universidad de Melbourne.

«Usar el campo magnético de los electrones en movimiento es una vieja idea en física, pero esta es una nueva implementación en la microescala con aplicaciones del siglo XXI».

El trabajo fue una colaboración entre el diamante basado en la detección cuántica y los investigadores de grafeno. Su experiencia complementaria fue crucial para superar problemas técnicos con la combinación de diamante y grafeno.

«Nadie ha sido capaz de ver lo que está sucediendo con las corrientes eléctricas en el grafeno antes», dijo Nikolai Dontschuk, un investigador de grafeno de la Universidad de Melbourne Escuela de Física.

«Construir un dispositivo que combinaba el grafeno con el centro de color extremadamente sensible de la vacuación del nitrógeno en el diamante era un desafío, pero una ventaja importante de nuestro enfoque es que no es invasivo y robusto; no interrumpimos la corriente detectándola de esta manera», dijo.

Tetienne explicó cómo el equipo fue capaz de utilizar el diamante con éxito imagen de la corriente. «Nuestro método es hacer brillar un láser verde en el diamante, y ver la luz roja que surge de la respuesta del centro de color al campo magnético de un electrón», dijo.

«Al analizar la intensidad de la luz roja, determinamos el campo magnético creado por la corriente eléctrica y somos capaces de imaginarlo, y ver literalmente el efecto de las imperfecciones materiales».

Los resultados actuales de imágenes han sido publicados en la revista Science Advances.

Fuente: Europa Press