El grafeno podría marcar el futuro de los dispositivos electrónicos

El grafeno está copando muchos titulares en torno a la innovación tecnológica, toda vez que los chips basados en este material (que no es otra cosa que láminas de carbono puro) prometen velocidades de procesamiento de hasta 1.000 GHZ, lo que podría acabar con el reinado de los microprocesadores de silicio. Hasta que las investigaciones en torno a este asunto se traduzcan en soluciones comercializables, cada cierto tiempo se presentan conclusiones que detallan más propiedades únicas del grafeno que lo convierten en una opción aún más idónea para los futuros dispositivos electrónicos.

Así, en el último número de la revista Science aparece publicado un trabajo de un equipo de físicos de la Universidad de California-Berkeley, del Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) y de la Universidad de Boston en EEUU, y del Instituto de Ciencia de los Materiales de Madrid (CSIC) que detallan una peculiaridad sorprendente de este material.

En concreto, los científicos han revelado que cuando el grafeno se estira de una forma determinada, de él brotan nanoburbujas en las que los electrones se comportan de una manera extraña, como si se estuvieran moviendo en un potente campo magnético. En el interior de cada nanoburbuja, los electrones se localizan en niveles de energía cuánticos en lugar de ocupar bandas de energía, como en el grafeno relajado. Los niveles de energía son idénticos a los que un electrón ocuparía si se moviera en círculos en un campo magnético muy fuerte, tan alto como 300 tesla, que es más grande que el que cualquier laboratorio puede producir, salvo en explosiones cortas, según Michael Crommie, profesor de la física en UC Berkeley e investigador del LBNL.

"Esto nos proporciona una nueva forma de controlar cómo los electrones se mueven en el grafeno y así controlar las propiedades electrónicas de éste”, indica Crommie. "Al controlar donde se agrupan los electrones y a qué energía, se puede hacer que se muevan con mayor o menor facilidad a través de grafeno; de hecho, controlando sus propiedades de conductividad, ópticas o de microondas. El control del movimiento de los electrones es lo esencial en cualquier dispositivo electrónico".

En la práctica, tal y como indica Francisco Guinea, investigador del Instituto de Ciencia de los Materiales de Madrid (CSIC), las aplicaciones de este material son numerosas: "desde pantallas táctiles o iluminación de grandes áreas hasta en circuitos microelectrónicos de alta frecuencia”.

Los investigadores también matizan que este metal posee propiedades que lo convierten en un valioso laboratorio donde estudiar interacciones entre partículas, similares a las existentes en partículas elementales de alta energía. Durante los experimentos, los investigadores estudiaron, mediante microscopía túnel de barrido, muestras de grafeno sobre superficies muy perfectas de platino. El grafeno aparecía formando una capa que recubría uniformemente la superficie de platino, pero en determinados puntos sobresalían las pequeñas burbujas, de 10 a 15 millonésimas de milímetro o nanómetros, "posiblemente formadas por la diferencia en la expansión térmica del grafeno y el platino", detalla Guinea.

Los científicos esperan ahora poder esclarecer las propiedades del grafeno en estos elevados campos pseudomagnéticos. "Las burbujas con altas tensiones estudiadas experimentalmente se han formado de manera espontánea y no se sabe aún cómo generar situaciones análogas de forma controlada. En cualquier caso, estas cuestiones se estudiarán intensivamente en el futuro", añade el investigador.

Imagen: Nanoburbujas en grafeno. Crommie lab, UC Berkeley