(PhysOrg.com) - ¿Sabías que la mina de un lápiz puede terminar cambiando el mundo? El grafeno es el material del cual el grafito, el núcleo de tu lápiz n. ° 2, está hecho. También es el último "material maravilloso, "y puede ser la próxima gran esperanza de la industria de la electrónica para la creación de dispositivos electrónicos extremadamente rápidos. Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han encontrado uno de los primeros obstáculos para utilizar grafeno al demostrar que su conductividad disminuye significativamente cuando se usa más de una capa. regalo.
La estructura del grafeno es lo que lo hace prometedor para la electrónica. Debido a la forma en que se organizan sus átomos de carbono, sus electrones son muy móviles. Los electrones móviles significan que un material debe tener una alta conductividad. Pero el físico de NC State Dr. Marco Buongiorno-Nardelli y el ingeniero eléctrico e informático de NC State Dr. Ki Wook Kim querían encontrar una manera de estudiar el comportamiento del grafeno "real" y ver si este era realmente el caso.
"Puedes hablar sobre la estructura electrónica del grafeno, pero debes considerar que esos electrones no existen solos en el material, ”, Dice Buongiorno-Nardelli. "Hay impurezas, y más importante, hay vibraciones presentes de los átomos en el material. Los electrones se encuentran e interactúan con estas vibraciones, y eso puede afectar la conductividad del material ".
Buongiorno-Nardelli, Kim y los estudiantes de posgrado Kostya Borysenko y Jeff Mullen desarrollaron un modelo informático que predeciría la conductividad real del grafeno, tanto como una sola capa como en forma de bicapa, con dos capas de grafeno colocadas una encima de la otra. Era importante estudiar el modelo de dos capas porque los dispositivos electrónicos reales no pueden funcionar con una sola capa del material presente.
"No se puede hacer un semiconductor con una sola capa de grafito, ”Explica Buongiorno-Nardelli. "Para hacer un dispositivo, el material conductor debe tener un medio por el cual se pueda encender y apagar. Y la bicapa proporciona esa capacidad ".
Con la ayuda de las computadoras de alto rendimiento de Oak Ridge National Laboratories, el equipo de NC State descubrió buenas y malas noticias sobre el grafeno. Sus resultados aparecen como una sugerencia del editor en la edición del 15 de abril de Revisión física B .
Con una sola capa de grafeno, la movilidad - y por lo tanto la conductividad - mostrada por las simulaciones de los investigadores resultó ser mucho mayor de lo que habían pensado originalmente. Esta buena noticia fue equilibrada, sin embargo, por los resultados del estado bicapa.
“Esperábamos que la conductividad de los electrones en el grafeno bicapa pudiera ser algo peor, debido a las formas en que las vibraciones de los átomos en cada capa individual interactúan entre sí, ”Dice Mullen. "Sorprendentemente, descubrimos que la movilidad de los electrones en el grafeno bicapa es aproximadamente un orden de magnitud menor que en una sola hoja de grafeno ".
“La reducción es sustancial, pero incluso este número reducido es mayor que en muchos semiconductores convencionales, ”, Añade Borysenko.
Buongiorno-Nardelli dice que los investigadores del estado de Carolina del Norte están centrando su atención en solucionar este problema.
"Si colocamos el grafeno en un sustrato que pueda 'desviar' parte del calor generado por la corriente eléctrica, las vibraciones del cristal disminuirán y la movilidad aumentará. Esos son nuestros próximos pasos:ejecutar las simulaciones con grafeno y sustratos que tienen esta propiedad ".
