Investigadores de grafeno de las universidades de Manchester y Nottingham han desarrollado un nuevo transistor capaz de revolucionar las tecnologías para la detección de imágenes médicas y el control de seguridad.

Escribiendo en Comunicaciones de la naturaleza , los investigadores informan del primer transistor basado en grafeno con características biestables, lo que significa que el dispositivo puede cambiar espontáneamente entre dos estados electrónicos. Estos dispositivos tienen una gran demanda como emisores de ondas electromagnéticas en el rango de alta frecuencia entre el radar y el infrarrojo. relevante para aplicaciones tales como sistemas de seguridad e imágenes médicas.

La biestabilidad es un fenómeno común:un sistema similar a un balancín tiene dos estados equivalentes y pequeñas perturbaciones pueden desencadenar un cambio espontáneo entre ellos. La forma en que se mueven los electrones portadores de carga en los transistores de grafeno hace que esta conmutación sea increíblemente rápida:billones de conmutaciones por segundo.

El grafeno es el material maravilloso más delgado del mundo, material más resistente y conductor, y tiene el potencial de revolucionar una gran cantidad de aplicaciones diversas; desde teléfonos inteligentes y banda ancha ultrarrápida hasta suministro de medicamentos y chips de computadora. Se aisló por primera vez en la Universidad de Manchester en 2004.

El dispositivo consta de dos capas de grafeno separadas por una capa aislante de nitruro de boro de unas pocas capas atómicas de espesor. Las nubes de electrones en cada capa de grafeno se pueden ajustar aplicando un pequeño voltaje. Esto puede inducir a los electrones a un estado en el que se mueven espontáneamente a gran velocidad entre las capas.

Debido a que la capa aislante que separa las dos láminas de grafeno es ultradelgada, los electrones pueden atravesar esta barrera mediante un "túnel cuántico". Este proceso induce un movimiento rápido de carga eléctrica que puede conducir a la emisión de ondas electromagnéticas de alta frecuencia.

Estos nuevos transistores exhiben la firma esencial de un balancín cuántico, llamada conductancia diferencial negativa, por lo que la misma corriente eléctrica fluye a dos voltajes aplicados diferentes. El siguiente paso para los investigadores es aprender a optimizar el transistor como detector y emisor.

Uno de los investigadores, Profesor Laurence Eaves, dijo:"Además de su potencial en imágenes médicas y controles de seguridad, los dispositivos de grafeno también podrían integrarse en un chip con dispositivos convencionales, u otro basado en grafeno, componentes electrónicos para proporcionar nuevas arquitecturas y funcionalidades.

"Durante más de 40 años, la tecnología ha llevado a transistores cada vez más pequeños; un tour de force de ingeniería que nos ha proporcionado los chips de silicio de última generación que contienen miles de millones de transistores. Los científicos están buscando una alternativa a la tecnología basada en silicio, que probablemente llegue a los búferes en unos años, y el grafeno puede ser una respuesta ".

"La investigación del grafeno es relativamente madura, pero los dispositivos de múltiples capas hechos de diferentes materiales atómicamente delgados como el grafeno se informaron por primera vez hace solo un año. Esta arquitectura puede traer muchas más sorpresas", agrega el Dr. Liam Britnell, Universidad de Manchester, el primer autor del artículo.