Una imagen de microscopía de color falso de un cuadrado de grafeno de 30 por 30 micrones que cubre una zanja cuadrada para formar un resonador nanomecánico. Estos dispositivos, que son los sistemas microelectromecánicos más delgados posibles y son útiles para la detección y el procesamiento de señales, ahora se puede fabricar por lotes como resultado de los avances recientes en la tecnología de fabricación de grafeno.
(PhysOrg.com) - El grafeno es una especie de estrella de rock científica, con innumerables grupos que estudian sus asombrosas propiedades eléctricas y resistencia a la tracción y sueñan con aplicaciones que van desde pantallas planas hasta ascensores en el espacio.
Las cualidades estelares de las láminas de carbono de una sola capa apenas se están entendiendo en todas sus capacidades, dicen los científicos de Cornell, y los investigadores pueden soñar en grande (o más bien, muy pequeño) cuando se trata de todo lo que el grafeno puede ofrecer.
Eso es lo que los científicos del laboratorio de Harold Craighead, el profesor de ingeniería Charles W. Lake, dicen en un artículo de revisión en línea de la American Vacuum Society, 9 de septiembre sobre el presente y el futuro del grafeno. El artículo apareció en la portada de la revista impresa y rápidamente se convirtió en una de sus piezas más descargadas.
"Está quedando claro que con las técnicas de fabricación modernas, puedes imaginar convertir el grafeno en una tecnología, "dijo Robert A. Barton, estudiante de posgrado y autor principal. "La gente suele centrarse en las aplicaciones electrónicas del grafeno, y realmente no piensan tanto en sus aplicaciones mecánicas ".
Es precisamente en esta área donde Cornell ha producido algunos trabajos pioneros. En particular, el grupo Craighead, en colaboración con otros, incluido Jiwoong Park, profesor asistente de química y biología química, y Paul McEuen, el profesor de física Goldwin Smith, ha utilizado grafeno en sistemas nanoelectromecánicos (NEMS), análogo a los sistemas microelectromecánicos (MEMS) de una generación anterior.
"Hemos ido más allá de trabajar con pequeñas escamas exfoliadas y más con materiales cultivados que se pueden incorporar y conectar con la electrónica y otras mecánicas, "Dijo Craighead." Así que la pregunta es, ¿Puedes hacerlos de manera confiable? uniforme y reproducible? "
Hace solo unos años, los científicos descubrieron cómo hacer matrices de cientos de miles de dispositivos de grafeno utilizando un proceso llamado deposición de vapor químico. Esto implica hacer crecer las láminas de una sola capa de átomos de carbono enrejados en forma de panal sobre el cobre, luego manipulando el grafeno para hacer dispositivos.
Uno de los dispositivos de los investigadores de Cornell es como un parche de tambor:un trozo de grafeno, un átomo de espesor, suspendido sobre un pozo hueco. Aunque el crecimiento de grafeno por deposición de vapor químico sobre el cobre se inventó en otros lugares, Los investigadores de Cornell fueron los primeros en descubrir cómo hacer resonadores mecánicos a partir del material de área grande.
"Hace cuatro años pudimos hacer aproximadamente uno, y eso tomó varios meses, "Dijo Barton. Acelerar el proceso de fabricación ha aumentado enormemente el potencial del grafeno en los dispositivos.
En Cornell, Barton y sus colegas están trabajando para hacer sensores de masa con grafeno, que está estructurado atómicamente por lo que es sensible tanto a la masa como a la carga eléctrica. Lo que puede resultar es que un poco de aterrizaje masivo en una superficie de grafeno suspendido perturbará la estructura mecánica y electrónica simultáneamente, análogo a la espectrometría de masas actual pero en un nivel mucho más pequeño y más sensible, Barton explicó.
Los investigadores de Cornell están utilizando interferometría óptica para monitorear el movimiento de una hoja de grafeno. En esta técnica, los movimientos sutiles del dispositivo se leen como variaciones en la intensidad de la luz reflejada, que son monitoreados por un fotodiodo rápido conectado a un analizador de espectro. Otro grupo en Cornell, dirigido por McEuen, había desarrollado anteriormente una forma de "leer" los nanotubos de carbono, una técnica que también se puede aplicar al grafeno, Dijo Barton.
El rápido progreso del grafeno hace que su futuro sea muy emocionante, Dijo Craighead.
"El grafeno ha pasado de ser una rareza en un laboratorio de física a algo que se puede incorporar prácticamente en una variedad de dispositivos potenciales, ", dijo." La capacidad de fabricar cosas de esta manera, integrarlos y utilizarlos para diferentes tipos de sensores, físico y químico, es un gran paso adelante en poco tiempo, y nuestro grupo es uno de los muchos que han contribuido a esto ".
