Grafeno:la luz hace fluir los electrones
El nuevo material grafeno hace posible una electrónica más rápida. Científicos de la Facultad de Ingeniería Eléctrica y Tecnología de la Información de la Universidad Tecnológica de Viena (TU Vienna) desarrollaron detectores de luz hechos de grafeno y analizaron sus asombrosas propiedades.
Hay grandes esperanzas puestas en este nuevo material:grafeno, una estructura de carbono en forma de panal, hecho de una sola capa de átomos, exhibe propiedades notables. En 2010, el Premio Nobel fue otorgado por el descubrimiento del grafeno y su comportamiento. En el Photonics Institute de la TU Vienna, las propiedades electrónicas y ópticas del grafeno son el foco de interés. Los científicos vieneses ahora podrían demostrar cómo el grafeno sorprendentemente rápido convierte los pulsos de luz en señales eléctricas. Esto podría mejorar considerablemente el intercambio de fechas entre computadoras.
Conversión de luz en señales eléctricas
Cuando los datos se transmiten mediante pulsos de luz (por ejemplo, en cables de fibra óptica), los pulsos deben volver a convertirse en señales eléctricas, que puede ser procesado por una computadora. Esta conversión de luz en corriente eléctrica es posible debido al efecto fotoeléctrico, que fue explicado originalmente por Albert Einstein. En ciertos materiales, la luz puede hacer que los electrones abandonen sus posiciones y viajen libremente a través del material, por lo que se produce la corriente eléctrica. “Los detectores de luz que convierten la luz en señales electrónicas existen desde hace mucho tiempo. Pero cuando están hechos de grafeno, reaccionan más rápido que la mayoría de los otros materiales ”, Alexander Urich explica. Investigó las propiedades ópticas y electrónicas del grafeno junto con Thomas Müller y el profesor Karl Unterrainer en TU Vienna.
Alexander Urich y Thomas Müller con un chip que contiene grafeno
Análisis mediante pulsos láser ultracortos
Los científicos ya habían demostrado el año pasado que el grafeno puede convertir la luz en señales electrónicas con una velocidad notable. Sin embargo, No se pudo determinar el tiempo de reacción del material:el efecto fotoeléctrico en el grafeno es tan rápido que simplemente no se puede medir con los métodos de medición habituales. Pero ahora, sofisticados trucos tecnológicos podrían arrojar algo de luz sobre las propiedades del grafeno. En TU Viena, se dispararon pulsos de láser al fotodetector de grafeno en rápida sucesión, y se midió la fotocorriente resultante. Si se cambia el tiempo de retardo entre los pulsos láser, se puede determinar la frecuencia máxima del detector. “Con este método pudimos demostrar que nuestros detectores se pueden utilizar hasta una frecuencia de 262 GHz”, Thomas Müller (TU Viena) dice. Esto corresponde a un límite superior teórico para la transferencia de datos utilizando fotodetectores de grafeno de más de 30 gigabytes por segundo. Aún no se ha determinado en qué medida esto es técnicamente factible, pero este resultado muestra claramente la notable capacidad del grafeno y su potencial para aplicaciones optoelectrónicas.
Señales rápidas para electrónica rápida
La razón principal del hecho de que los fotodetectores de grafeno pueden operar a frecuencias tan altas es la corta vida útil de los portadores de carga en el grafeno. Los electrones que se retiran de su posición fija y contribuyen a la corriente eléctrica se establecen en otra posición fija después de unos pocos picosegundos (millonésimas de mil millonésimas de segundo, 10 -12 segundos). Tan pronto como esto suceda, el fotodetector de grafeno está listo para otra señal luminosa que libera nuevos electrones, creando la siguiente señal eléctrica.
El rápido tiempo de reacción del grafeno es un elemento más en la lista de propiedades notables de este material. En grafeno, Los portadores de carga pueden viajar muy lejos sin ser molestados. Puede absorber luz en un rango espectral enorme, de luz infrarroja a luz visible, a diferencia de los semiconductores estándar, que solo puede absorber una pequeña parte del espectro. Además de esto, el grafeno puede conducir el calor extremadamente bien y tiene una resistencia a la rotura excepcionalmente alta.
