En 2004, los investigadores descubrieron un material súper delgado que es al menos 100 veces más resistente que el acero y el mejor conductor conocido de calor y electricidad.
Esto significa que el material, el grafeno, podría traer una electrónica más rápida de lo que es posible hoy con silicio.
Pero para ser realmente útil, el grafeno necesitaría transportar una corriente eléctrica que se enciende y apaga, como lo hace el silicio en forma de miles de millones de transistores en un chip de computadora. Esta conmutación crea cadenas de 0s y 1s que una computadora usapara procesar información.
Los investigadores de la Universidad de Purdue, en colaboración con la Universidad de Michigan y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong, muestran cómo una técnica láser podría estresar permanentemente al grafeno para que tenga una estructura que permita el flujo de corriente eléctrica.
Esta estructura es una llamada "brecha de banda". Los electrones necesitan saltar a través de esta brecha para convertirse en electrones de conducción, lo que los hace capaces de transportar corriente eléctrica. Pero el grafeno no tiene naturalmente una brecha de banda.
Los investigadores de Purdue crearon y ampliaron la brecha de banda en el grafeno a un registro de 2.1 electronvoltios. Para funcionar como un semiconductor como el silicio, la brecha de banda debería ser al menos el registro anterior de 0.5 electronvoltios.
"Esta es la primera vez que un esfuerzo ha logrado brechas de banda tan altas sin afectar el grafeno en sí mismo, como a través del dopaje químico. Hemos filtrado el material por completo", dijo Gary Cheng, profesor de ingeniería industrial en Purdue, cuyo laboratorio tieneinvestigó varias formas de hacer que el grafeno sea más útil para aplicaciones comerciales.
La presencia de una banda prohibida permite que los materiales semiconductores cambien entre aislar o conducir una corriente eléctrica, dependiendo de si sus electrones son empujados a través de la banda prohibida o no.
Superar 0.5 electronvoltios desbloquea aún más potencial para el grafeno en dispositivos electrónicos de próxima generación, dicen los investigadores. Su trabajo aparece en un número de Materiales avanzados .
"Los investigadores en el pasado abrieron la brecha de la banda simplemente estirando el grafeno, pero estirarse solo no amplía mucho la brecha de la banda. Es necesario cambiar permanentemente la forma del grafeno para mantener la brecha de la banda abierta", dijo Cheng.
Cheng y sus colaboradores no solo mantuvieron la brecha de banda abierta en grafeno, sino que también lograron ajustar el ancho de brecha de cero a 2.1 electronvoltios, lo que brinda a los científicos y fabricantes la opción de usar ciertas propiedades del grafeno dependiendo de quéquieren el material para hacer
Los investigadores hicieron que la estructura de la brecha de banda sea permanente en grafeno usando una técnica llamada impresión por choque láser, que Cheng desarrolló en 2014 junto con científicos de la Universidad de Harvard, el Instituto de Estudios Avanzados de Madrid y la Universidad de California, San Diego.
Para este estudio, los investigadores utilizaron un láser para crear impulsos de ondas de choque que penetraron en una lámina subyacente de grafeno. El choque láser tensa el grafeno en un molde similar a una zanja, moldeándolo permanentemente. El ajuste de la potencia del láser ajusta el espacio entre bandas.
Aunque todavía está lejos de poner grafeno en dispositivos semiconductores, la técnica otorga más flexibilidad para aprovechar las propiedades ópticas, magnéticas y térmicas del material, dijo Cheng.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Purdue . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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