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  • La manipulación de las arrugas podría conducir a semiconductores de grafeno

    Crédito:AlexanderAlUS / Wikipedia / CC BY-SA 3.0

    El grafeno se ha descrito generalmente como una estructura bidimensional, una sola hoja de átomos de carbono dispuestos en una estructura regular, pero la realidad no es tan simple. En realidad, el grafeno puede formar arrugas que complican la estructura, potencialmente se aplica a los sistemas de dispositivos. El grafeno también puede interactuar con el sustrato sobre el que se coloca, agregando mayor complejidad.

    En una investigación publicada en Comunicaciones de la naturaleza , Los científicos de RIKEN ahora han descubierto que las arrugas en el grafeno pueden restringir el movimiento de los electrones a una dimensión, formando una estructura similar a una unión que cambia de conductor de espacio cero a semiconductor de nuevo a conductor de espacio cero. Es más, han utilizado la punta de un microscopio de efecto túnel para manipular la formación de arrugas, abriendo el camino a la construcción de semiconductores de grafeno no a través de medios químicos, agregando otros elementos, sino manipulando la estructura del carbono en una forma de "ingeniería de grafeno".

    El descubrimiento comenzó cuando el grupo estaba experimentando con la creación de películas de grafeno mediante la deposición de vapor químico. que se considera el método más confiable. Estaban trabajando para formar grafeno sobre un sustrato de níquel, pero el éxito de este método depende en gran medida de la temperatura y la velocidad de enfriamiento.

    Según Hyunseob Lim, el primer autor del artículo, "Estábamos intentando cultivar grafeno en un sustrato de níquel monocristalino, pero en muchos casos terminamos creando un compuesto de níquel y carbono, Ni2C, en lugar de grafeno. Para resolver el problema, intentamos enfriar rápidamente la muestra después de la dosificación con acetileno, y durante ese proceso encontramos accidentalmente pequeñas nanoarrugas, solo cinco nanómetros de ancho, en la muestra ".

    Pudieron obtener imágenes de estas pequeñas arrugas utilizando microscopía de túnel de barrido, y descubrió que había aberturas de banda prohibida dentro de ellos, lo que indica que las arrugas podrían actuar como semiconductores. Normalmente, los electrones y los agujeros de electrones fluyen libremente a través de un conductor sin una banda prohibida, pero cuando es un semiconductor hay espacios de banda entre los estados permitidos de los electrones, y los electrones solo pueden atravesar estos espacios en determinadas condiciones. Esto indica que el grafeno podría, dependiendo de las arrugas, convertirse en un semiconductor.

    Inicialmente consideraron dos posibilidades para el surgimiento de esta banda prohibida. Uno es que la tensión mecánica podría causar un fenómeno magnético, pero descartaron esto, y concluyó que el fenómeno fue causado por el confinamiento de electrones en una sola dimensión debido al "confinamiento cuántico".

    Según Yousoo Kim, jefe del Laboratorio de Ciencias de Superficies e Interfaces, quien lideró el equipo, "Hasta ahora, Los esfuerzos para manipular las propiedades electrónicas del grafeno se han realizado principalmente a través de medios químicos. pero la desventaja de esto es que puede conducir a propiedades electrónicas degradadas debido a defectos químicos. Aquí hemos demostrado que las propiedades electrónicas pueden manipularse simplemente cambiando la forma de la estructura del carbono. Será emocionante ver si esto podría conducir a formas de encontrar nuevos usos para el grafeno ".


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