En estos días, el grafeno es la estrella de rock de la ciencia de los materiales, pero tiene un talón de Aquiles:es excepcionalmente sensible a su entorno eléctrico.

Este panal de átomos de carbono de un solo átomo de espesor es más ligero que el aluminio, más fuerte que el acero y conduce el calor y la electricidad mejor que el cobre. Como resultado, los científicos de todo el mundo están tratando de convertirlo en mejores pantallas de computadora, paneles solares, pantallas táctiles, circuitos integrados y sensores biomédicos, entre otras posibles aplicaciones. Sin embargo, Ha demostrado ser extremadamente difícil crear de manera confiable dispositivos basados ​​en grafeno que estén a la altura de su potencial eléctrico cuando operan a temperatura y presión ambiente.

Ahora, escribiendo en la edición del 13 de marzo de la revista Comunicaciones de la naturaleza , un equipo de físicos de Vanderbilt informa que han identificado la fuente de la interferencia que inhibe el rápido flujo de electrones a través de dispositivos basados ​​en grafeno y han encontrado una manera de suprimirla. Esto les permitió alcanzar niveles récord de movilidad de electrones a temperatura ambiente, la medida de la velocidad a la que los electrones viajan a través de un material, tres veces mayor que los reportados en dispositivos anteriores basados ​​en grafeno.

Según los expertos, el grafeno puede tener la mayor movilidad de electrones de cualquier material conocido. En la práctica, sin embargo, los niveles de movilidad medidos, aunque significativamente más alto que en otros materiales como el silicio, han estado considerablemente por debajo de su potencial.

"El problema es ese, cuando haces grafeno, no obtienes solo grafeno. También obtienes muchas otras cosas, "dijo Kirill Bolotin, profesor asistente de física, quien realizó el estudio con el investigador asociado A.K.M. Newaz. "El grafeno es extraordinariamente susceptible a las influencias externas, por lo que los campos eléctricos creados por las impurezas cargadas en su superficie dispersan los electrones que viajan a través de las hojas de grafeno, haciendo que los transistores basados ​​en grafeno funcionen más lentamente y se calienten más ".

Varios investigadores habían propuesto que las impurezas cargadas que están omnipresentes en la superficie del grafeno eran las principales culpables, pero no estaba completamente seguro. También, Se habían propuesto varias otras teorías para explicar el fenómeno.

"Nuestro estudio muestra sin lugar a dudas que la basura cargada es el problema y, si quieres hacer mejores dispositivos de grafeno, es el enemigo con el que tienes que luchar, "Dijo Bolotin.

Al mismo tiempo, el experimento no encontró evidencia que apoye una de las teorías alternativas, que las ondas en las hojas de grafeno eran una fuente importante de dispersión de electrones

Para poder manejar el problema de movilidad, El equipo de Bolotin suspendió láminas de grafeno en una serie de líquidos diferentes y midió las propiedades de transporte eléctrico del material. Descubrieron que la movilidad de los electrones del grafeno aumenta drásticamente cuando el grafeno se sumerge en líquidos eléctricamente neutros que pueden absorber grandes cantidades de energía eléctrica (tienen grandes constantes dieléctricas). Alcanzaron la movilidad récord de 60, 000 usando anisol, un líquido incoloro con un agradable, Olor aromático utilizado principalmente en perfumería.

"Estos líquidos suprimen los campos eléctricos de las impurezas, permitiendo que los electrones fluyan con menos obstrucciones, "Dijo Bolotin.

Ahora que se ha identificado claramente la fuente de degradación del rendimiento eléctrico del grafeno, debería ser posible crear diseños de dispositivos fiables, Dijo Bolotin.

Según el físico, También existe una ventaja potencial de la extraordinaria sensibilidad del grafeno a su entorno que puede explotarse. Debería fabricar sensores extremadamente sensibles de varios tipos y, porque está hecho completamente de carbono, es biocompatible y, por tanto, debería ser ideal para sensores biológicos.