(PhysOrg.com) - Los físicos han investigado el grafeno más puro hasta la fecha, y han descubierto que el material posee una alta calidad electrónica sin precedentes. El descubrimiento ha elevado el listón de este material relativamente nuevo, y desafía a los científicos a descubrir cuán perfecto puede ser el grafeno.

El equipo de científicos, Petr Neugebauer, et al, del Laboratorio de Altos Campos Magnéticos de Grenoble en Francia, ha publicado su estudio en un número reciente de Cartas de revisión física , llamado "¿Qué tan perfecto puede ser el grafeno?" Los científicos descubrieron que su muestra de grafeno natural poseía una movilidad de portador casi dos órdenes de magnitud más alta que otros tipos de grafeno. y un tiempo de dispersión que excede significativamente los reportados en cualquier muestra de grafeno artificial. Ambas propiedades podrían abrir las puertas para futuros desarrollos en tecnologías de grafeno.

“El principal hallazgo de nuestro artículo es definitivamente el descubrimiento de que existe grafeno de una calidad excepcionalmente alta en la naturaleza, mucho mejor que las muestras artificiales preparadas por cualquiera de los métodos actuales, ya sea por exfoliación de grafito a granel o crecimiento epitaxial, "Dijo el coautor Milan Orlita PhysOrg.com . “La pregunta para la tecnología actual ya no es si la calidad de las muestras de hoy se puede aumentar significativamente, pero en vez, cómo hacerlo. Y es solo la calidad de los especímenes lo que es, como creen muchos investigadores, limitando un mayor progreso en la física del grafeno ".

Realizado experimentalmente por primera vez en 2004, El grafeno consiste en una hoja de átomos de carbono de un átomo de espesor dispuestas en una red hexagonal en forma de panal, dándole la apariencia de alambre de gallinero. El grafeno es el componente básico de varios otros alótropos de carbono:por ejemplo, las hojas de grafeno apiladas juntas crean grafito; enrollada, fabrican nanotubos de carbono; y enrollado en una esfera, se convierten en buckyballs. Por lo tanto, Encontrar una forma más perfecta de grafeno podría tener implicaciones importantes para muchas áreas de la nanotecnología y la ciencia de los materiales.

Como explican los físicos en su estudio, Se han realizado muchas investigaciones para explorar las propiedades electrodinámicas cuánticas del grafeno. Sin embargo, el progreso adicional parece estar limitado por la calidad electrónica insuficiente de las estructuras de grafeno hechas por el hombre. Además, El sustrato del grafeno y otros medios circundantes tienden a degradar la calidad electrónica de las muestras de grafeno. Las muestras de mayor calidad son cruciales para explorar los límites realistas y los fenómenos cuánticos en el grafeno.

En un estudio publicado a principios de este año en Cartas de revisión física , Otro equipo de científicos descubrió una forma de grafeno compuesto por escamas de grafeno bien definidas en forma de láminas ubicadas en, pero desacopladas, la superficie del grafito a granel (Li, et al .). Este grafeno no solo está bien estructurado, pero el grafito subyacente también sirve como un sustrato bien adaptado para investigar la capa de grafeno, que es lo que hacen los científicos de Grenoble en el estudio actual.

Como explican los científicos, El mecanismo físico detrás de las buenas propiedades electrónicas del grafeno puro se debe a sus características cuánticas, en particular, su cuantificación bien definida. En experimentos, los científicos descubrieron que los estados electrónicos del grafeno similares a los de Dirac se cuantifican en campos magnéticos de hasta 1 miliTesla, y esperan que la cuantificación sobreviva a tan solo 1 microTesla.

Las nuevas mediciones de la extremadamente alta movilidad del portador del grafeno establecieron límites nuevos y sorprendentemente altos para las propiedades potenciales del grafeno. Los físicos esperan que la pregunta de cuán perfecto puede ser el grafeno tenga una respuesta definitiva que sea un buen augurio para futuros desarrollos de las tecnologías del grafeno. aunque Orlita señaló que es posible que las aplicaciones no lleguen por un tiempo.

"En mi opinión, todavía estamos relativamente lejos de las aplicaciones reales del grafeno y la mayor parte del trabajo actual sobre el grafeno está impulsado por el interés fundamental, " él dijo. "Sin embargo, solo la investigación fundamental exige muestras de mayor calidad, ya que hay una serie de fenómenos predichos teóricamente (por ejemplo, relacionados con la electrodinámica cuántica en los fermiones de Dirac), que aún no se han confirmado experimentalmente ".

Más información: P. Neugebauer, M. Orlita, C. Faugeras, ALABAMA. Barra, M. Potemski. "¿Qué tan perfecto puede ser el grafeno?" Cartas de revisión física . 103, 136403 (2009). DOI:10.1103 / PhysRevLett.103.136403

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