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(noticias nanowerk) Un equipo de investigación internacional dirigido por la Universidad de Göttingen ha demostrado experimentalmente que los electrones del grafeno de doble capa natural se mueven como partículas sin masa, al igual que la luz.
Además, han demostrado que la electricidad se puede encender y apagar, lo que ofrece la posibilidad de desarrollar transistores diminutos y energéticamente eficientes, como el interruptor de la luz de su casa, pero a nanoescala.
En la investigación también participaron el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), EE.UU., y el Instituto Nacional de Ciencia de Materiales (NIMS), Japón. Los resultados fueron publicados en comunicación de la naturaleza (“Investigación de la estructura de bandas multicono sintonizables en grafeno bicapa de Bernal”).
![Impresión artística de cargas en movimiento en grafeno bicapa natural](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/id65032_1.jpg)
Identificado en 2004, el grafeno es una sola capa de átomos de carbono. Entre sus muchas propiedades inusuales, el grafeno destaca por su conductividad eléctrica excepcionalmente alta, que se debe a la alta y constante velocidad de los electrones que se mueven a través de este material. Esta propiedad única ha llevado a los científicos a soñar con utilizar el grafeno para fabricar transistores mucho más rápidos y energéticamente más eficientes.
El desafío era que, para fabricar un transistor, había que controlar el material para que, además de su estado altamente conductor, también tuviera un estado altamente aislante. Sin embargo, con el grafeno, tal «cambio» de la velocidad del portador no se puede lograr fácilmente. De hecho, el grafeno normalmente no tiene un estado aislante, lo que limita su potencial como transistor.
El equipo de la Universidad de Göttingen ha descubierto ahora que dos capas de grafeno, como las que se encuentran en la forma natural del grafeno de doble capa, combinan lo mejor de ambos mundos: una estructura que soporta el movimiento sorprendentemente rápido de los electrones que se mueven. como la luz, como si no tuvieran masa, además de un estado aislante.
Los investigadores demostraron que este estado se puede cambiar aplicando un campo eléctrico perpendicular al material, aislando así el grafeno de doble capa. Esta propiedad de los electrones que se mueven rápidamente se predijo teóricamente en 2009, pero fue necesaria una calidad de muestra significativamente mejorada, gracias a los materiales suministrados por el NIMS, y una estrecha colaboración teórica con el MIT antes de que fuera posible identificarla experimentalmente.
Aunque estos experimentos se realizaron a temperaturas criogénicas (aproximadamente 273 °C bajo cero), demuestran el potencial del grafeno bicapa para producir transistores altamente eficientes.
“Ya conocíamos la teoría. Sin embargo, ahora hemos realizado experimentos que realmente muestran la distribución similar a la luz de los electrones en el grafeno bicapa. Fue un momento muy emocionante para todo el equipo”, afirma el profesor Thomas Weitz de la Facultad de Física de la Universidad de Göttingen.
Dr. Anna Seiler, investigadora postdoctoral y primera autora también de la Universidad de Göttingen, añade: “Nuestro trabajo es un primer paso, pero crucial. El siguiente paso para los investigadores será determinar si el grafeno bicapa realmente puede mejorar los transistores o explorar el potencial de este efecto en otras áreas tecnológicas”.
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