05.07.2021 - Universität Basel

El estiramiento cambia las propiedades electrónicas del grafeno

Las propiedades electrónicas del grafeno pueden modificarse específicamente estirando el material de manera uniforme

El grafeno está formado por una sola capa de átomos de carbono dispuestos en una red hexagonal. Este material es muy flexible y tiene excelentes propiedades electrónicas, lo que lo hace atractivo para numerosas aplicaciones, sobre todo para componentes electrónicos.

Investigadores dirigidos por el profesor Christian Schönenberger, del Instituto Suizo de Nanociencia y del Departamento de Física de la Universidad de Basilea, han estudiado ahora cómo pueden manipularse las propiedades electrónicas del material mediante su estiramiento mecánico. Para ello, han desarrollado una especie de bastidorcon el que estiran de forma controlada la capa de grafeno atómicamente delgada, al tiempo que miden sus propiedades electrónicas.

Sándwiches en el bastidor

Los científicos prepararon primero un "sándwich" compuesto por una capa de grafeno entre dos capas de nitruro de boro. Esta pila de capas, provista de contactos eléctricos, se colocó sobre un sustrato flexible.

A continuación, los investigadores aplicaron una fuerza al centro del sándwich desde abajo utilizando una cuña. "Esto nos permitió doblar la pila de forma controlada y alargar toda la capa de grafeno", explicó el autor principal, el Dr. Lujun Wang.

"Estirar el grafeno nos permitió cambiar específicamente la distancia entre los átomos de carbono y, por tanto, su energía de enlace", añadió el Dr. Andreas Baumgartner, que supervisó el experimento.

Estados electrónicos alterados

Los investigadores calibraron primero el estiramiento del grafeno mediante métodos ópticos. A continuación, utilizaron mediciones de transporte eléctrico para estudiar cómo la deformación del grafeno cambia las energías electrónicas. Las mediciones deben realizarse a menos 269°C para que los cambios de energía sean visibles.

"La distancia entre los núcleos atómicos influye directamente en las propiedades de los estados electrónicos del grafeno", dijo Baumgartner, resumiendo los resultados. "Con un estiramiento uniforme, sólo pueden cambiar la velocidad y la energía de los electrones. El cambio de energía es esencialmente el 'potencial escalar' predicho por la teoría, que ahora hemos podido demostrar experimentalmente."

Estos resultados podrían conducir, por ejemplo, al desarrollo de nuevos sensores o nuevos tipos de transistores. Además, el grafeno sirve de sistema modelo para otros materiales bidimensionales que se han convertido en un importante tema de investigación en todo el mundo en los últimos años.

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