El grafeno es un material notable:ligero, fuerte, transparente y conductor de electricidad. También puede convertir el calor en electricidad. Los investigadores han explotado recientemente esta propiedad termoeléctrica para crear un nuevo tipo de detector de radiación.

Clasificado como bolómetro, el nuevo dispositivo tiene un tiempo de respuesta rápido y, a diferencia de la mayoría de los otros bolómetros, funciona en una amplia gama de temperaturas. Con un diseño simple y un costo relativamente bajo, este dispositivo podría ampliarse, permitiendo una amplia gama de aplicaciones comerciales. Los investigadores describen un detector de radiación basado en grafeno esta semana en Letras de física aplicada , de AIP Publishing.

Se anticipó que el descubrimiento del grafeno en 2004 presagiaría un tipo de tecnología completamente nuevo. "Pero desafortunadamente, hay algunas limitaciones fundamentales importantes para este material, ", dijo Grigory Skoblin de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia." Hoy en día, las aplicaciones industriales reales del grafeno son bastante limitadas ".

Grafeno:compuesto de hojas individuales de átomos de carbono que forman un plano, estructura de celosía hexagonal:se ha utilizado principalmente por sus propiedades mecánicas.

"Pero nuestro dispositivo muestra que se pueden utilizar propiedades más fundamentales en aplicaciones reales, ", Dijo Skoblin. El nuevo bolómetro se basa en las propiedades termoeléctricas del grafeno. La radiación calienta parte del dispositivo, inducir a los electrones a moverse. Los electrones desplazados generan un campo eléctrico, lo que crea una diferencia de voltaje en el dispositivo. El cambio de voltaje proporciona así una medida esencialmente directa de la radiación.

Otros dispositivos dependen de la generación de corriente eléctrica o del cambio de resistencia por la radiación entrante. Pero medir los cambios en la corriente o la resistencia requiere una fuente de alimentación externa para generar una corriente inicial. El mecanismo es mucho más simple que en otros bolómetros, según Skoblin.

La pieza de grafeno en el nuevo bolómetro es pequeña, por lo que es uno de los bolómetros más rápidos porque se calienta y responde rápidamente. Es más, el dispositivo permanece sensible a la radiación a temperaturas de hasta 200 grados Celsius. Los bolómetros convencionales suelen funcionar solo a temperaturas criogénicas.

Otros investigadores han hecho previamente bolómetros de grafeno, con mejores propiedades que este nuevo dispositivo, pero estos modelos contienen una doble capa de grafeno, haciéndolos más difíciles de escalar, Dijo Skoblin.

Otra ventaja del nuevo dispositivo es su revestimiento. Los investigadores desarrollaron previamente un método para recubrir el grafeno con un polímero dieléctrico llamado parileno, que ofrece un buen equilibrio de rendimiento y escalabilidad. Puede obtener un mejor rendimiento recubriendo con nitruro de boro hexagonal, Skoblin dijo:pero es difícil de adquirir y las técnicas de recubrimiento son difíciles de ampliar. Otros estudios sugieren que un bolómetro con recubrimiento de nitruro de boro hexagonal sería menos eficiente.

El prototipo de bolómetro funciona solo con radiación de microondas a 94 gigahercios, pero los diseños futuros ampliarán la gama de frecuencias. Próximo, los investigadores planean fabricar el dispositivo utilizando deposición de vapor químico para hacer crecer piezas más grandes de grafeno, allanando el camino para la producción en masa.