Grafeno que se compone de una capa de átomos de carbono de un átomo de espesor en una red en forma de panal (como una malla de gallinero a escala atómica), es el material más fino del mundo y uno de los más duros y resistentes. En efecto, Los últimos años han visto una explosión de investigación sobre las propiedades y aplicaciones potenciales del grafeno, que se ha promocionado como una alternativa superior al silicio.
Dado que el grafeno es un material bidimensional, "todo es una superficie expuesta, "dice el químico físico Phaedon Avouris, gerente de la división de ciencia y tecnología de escala nanométrica en T.J. Centro de Investigación Watson en Yorktown Heights, N.Y. "Si bien el grafeno tiene una serie de propiedades extremadamente útiles, incluida la movilidad de electrones muy rápida, alta resistencia mecánica, y excelente conductividad térmica, las interacciones del grafeno con su entorno, por ejemplo, con el sustrato sobre el que se coloca, el medio ambiente, u otros materiales en la estructura de un dispositivo, pueden afectar y cambiar drásticamente sus propiedades intrínsecas ".
“Nuestro interés es comprender las propiedades de este nuevo material en condiciones que están presentes en la tecnología actual y aplicar este conocimiento al diseño, fabricar, y probar dispositivos y circuitos electrónicos y optoelectrónicos basados en grafeno, "dice Avouris, quien presentará nuevos resultados experimentales sobre el uso de grafeno en electrónica rápida y fotónica en la reunión de AVS en Nashville, Tenn., que se llevará a cabo del 30 de octubre al 4 de noviembre. También discutirá lo que aún queda por hacer para traducir estas aplicaciones en productos comerciales.
Avouris, un miembro de IBM, ha estado involucrado en la investigación en nanotecnología durante 25 años, y ha pasado los últimos 15 años estudiando las propiedades y aplicaciones de los nanotubos de carbono, un pariente cercano del grafeno. "Así que fue natural que cuando se aisló el grafeno en 2004, Dirigí mi atención a eso. Con la ayuda de fondos de DARPA, iniciamos un esfuerzo centrado en la electrónica de grafeno, " él dice.
A diferencia de los semiconductores convencionales como el silicio y el arseniuro de galio, que se utilizan actualmente en electrónica, el grafeno no tiene una banda prohibida, la diferencia de energía entre el estado conductor y no conductor de un material. "Esto lo hace inadecuado para la construcción de conmutadores digitales, que requieren la capacidad de desconectar la corriente por completo, "Avouris dice". Sin embargo, " él añade, "las excelentes propiedades eléctricas del grafeno, como su alta movilidad de electrones junto con una modesta modulación de corriente, lo hacen muy apropiado para electrónica analógica muy rápida (alta frecuencia), "que se utilizan en comunicaciones inalámbricas, Radar, sistemas de seguridad, imagen y otras aplicaciones.
"Ya hemos demostrado transistores de grafeno de alta frecuencia, más de 200 gigahercios, y circuitos electrónicos simples como mezcladores de frecuencia, "dice Avouris, "y también hemos demostrado fotodetectores muy rápidos y los hemos utilizado para detectar flujos de datos ópticos".
En el futuro, Los investigadores del grafeno deben mejorar la calidad del grafeno sintético y estudiar sus propiedades en condiciones relevantes para la tecnología. dice Avouris, quien es "muy optimista" sobre el futuro del grafeno tanto en electrónica como en fotónica y anticipa el desarrollo de nuevas aplicaciones adicionales.
