Con un rayo de luz infrarroja, Los científicos han enviado ondas de electrones a lo largo de la superficie del grafeno y han demostrado que pueden controlar la longitud y la altura de estas oscilaciones. llamados plasmones, utilizando un circuito eléctrico simple.

Esta es la primera vez que alguien observa plasmones en grafeno, hojas de carbono de solo un átomo de espesor con una serie de propiedades físicas intrigantes, y un paso importante hacia el uso de plasmones para procesar y transmitir información en espacios demasiado reducidos para usar la luz.

"Todo el mundo sospechaba que los plasmones deberían estar allí, pero ver para creer. Los hemos fotografiado y demostrado que se propagan. Y hemos demostrado que podemos controlarlos "dijo Dimitri Basov, profesor de física en la Universidad de California, San Diego, y autor principal del informe publicado en línea el 21 de junio antes de la publicación impresa en Naturaleza .

Para hacer los dispositivos, pelaron el grafeno del grafito, la materia de la mina de un lápiz, y lo frotó sobre chips de dióxido de silicio.

Lanzaron plasmones haciendo brillar un láser infrarrojo en la superficie del grafeno y midieron las ondas usando el brazo ultrasensible de un microscopio de fuerza atómica.

Las ondas salientes son imposibles de medir. Pero cuando llegan al borde del grafeno, se reflejan como olas de agua en la estela de un barco que rebota en un muelle.

Las oscilaciones que regresan del borde se suman, o cancelar, oleadas posteriores, creando un patrón de interferencia característico que revela su longitud de onda y amplitud.

Los científicos demostraron que el patrón podría alterarse controlando un circuito eléctrico formado con electrodos adheridos a la superficie del grafeno y una capa de silicio puro debajo de los chips.

"Aquí está, "Basov dijo." Simplemente toma una batería de una linterna y sube el voltaje y tienes un dispositivo plasmónico sintonizable ".

Al igual que la luz puede transportar señales complejas a través de la fibra óptica, los plasmones podrían usarse para transmitir información. Pero los plasmones podrían transportar información en espacios mucho más reducidos.

"Es imposible confinar la luz a escalas nanométricas porque las longitudes de onda de la luz son muchos cientos de nanómetros, "dijo Zhe Fei, estudiante de posgrado en el laboratorio de Basov y primer autor del artículo. "Usamos luz para excitar plasmones de superficie con una escala de longitud de 100 nanómetros o menos que pueden viajar a muy alta velocidad de un lado del chip al otro".

El desempeño que observaron es prometedor. Estas son algunas de las longitudes de onda de plasmón más cortas medidas en cualquier material, sin embargo, las ondas se propagan tanto como lo hacen en metales como el oro. Y a diferencia de los plasmones sobre metales, Los plasmones de grafeno se pueden ajustar.

Un equipo de científicos que trabaja de forma independiente en España liderado por Frank Koppens, Rainer Hillenbrand y Javier García de Abajo han hecho un descubrimiento similar utilizando una película de grafeno depositada por un gas en lugar de desprendida del grafito. Su informe, publicado en el mismo número de Naturaleza , refuerza esta evidencia para los plasmones de grafeno.

"La optoelectrónica de grafeno y el procesamiento de la información son muy prometedores. Nos gusta ver que nuestro trabajo contribuya a la tecnología del futuro, "Dijo Basov." También hay algo completamente nuevo, ciencia fundamental que surge de esto. Al monitorear plasmones, aprendemos qué hacen los electrones en esta nueva forma de carbono, cómo las interacciones fundamentales gobiernan sus propiedades. Este es un camino de investigación ".