La investigación del profesor de la Universidad de Victoria, Uli Zuelicke, está contribuyendo a la carrera global para desbloquear el potencial del grafeno, un nuevo material tomado del grafito que, según los científicos, podría cambiar las reglas del juego para las nuevas aplicaciones electrónicas.

El grafeno es una hoja de átomos de carbono que están dispuestos en una red hexagonal fuertemente unida. Se producen pequeños fragmentos de él cada vez que se desgasta el grafito, como al dibujar una línea con un lápiz, y tiene propiedades casi milagrosas.

La capa de grafeno de un átomo de espesor es el material más fuerte jamás medido, así como el más delgado (tres millones de hojas de grafeno una encima de la otra tendrían solo 1 mm de espesor) y el más rígido. Es un conductor excepcional de calor y electricidad y solo absorbe alrededor del 2,3 por ciento de la luz que lo atraviesa. haciéndolo transparente.

Los científicos demostraron por primera vez que se podían aislar capas individuales de grafeno en 2004 y los descubridores recibieron el Premio Nobel de Física en 2010.

El material ha sido promocionado como un posible reemplazo del silicio y una ruta hacia una gran cantidad de dispositivos más baratos, incluidas las pantallas táctiles del futuro. Una ventaja clave de hacer pantallas táctiles a partir de grafeno es eliminar la necesidad de usar indio, que es un metal raro que escasea.

"El grafeno se puede fabricar a partir de carbono, "dice el profesor Zuelicke, "que es uno de los elementos más ubicuos en la tierra".

Pero, él dice, Hasta ahora, las propiedades únicas del grafeno se han demostrado en gran medida a pequeña escala y es necesario saber mucho más antes de que pueda comercializarse.

El área de investigación del profesor Zuelicke es comprender cómo se comportan los electrones en materiales sólidos como los semiconductores. Actualmente está investigando formas de modelar matemáticamente las propiedades de los electrones en el grafeno con el objetivo final de descubrir cómo predecir e influir en su movimiento.

"Electrones individuales, que son móviles y llevan la corriente a través de un semiconductor, tienen propiedades contradictorias que les permiten moverse a través de una matriz de átomos sin chocar con ellos. Parecen ser libres a pesar de que están contenidos en esta estrecha red de átomos.

"El precio que pagan es que su masa cambia mediante este proceso. Dentro del rango de diferentes tipos y combinaciones de átomos, una gran cantidad de complejos, son posibles nuevas estructuras. Eso abre la puerta a una amplia gama de nuevos materiales, cada uno de los cuales es como un nuevo universo en términos de cómo se comportan los electrones ".

En grafeno, dice el profesor Zuelicke, el cambio en la forma en que se comportan los electrones es dramático y diferente a lo que se ha observado en cualquier otro material.

"No pueden acelerar ni desacelerar ni cambiar de dirección fácilmente. En eso, tienen las mismas propiedades que las partículas (neutrinos) que se mueven a la velocidad de la luz, pero la velocidad constante de los electrones en el grafeno es sólo alrededor de 1/300 de la velocidad de la luz. Básicamente, el comportamiento de los electrones en el grafeno da cuenta de una versión lenta de la relatividad ".

El profesor Zuelicke dice que estas propiedades permiten a los científicos observar y descubrir más sobre la teoría de la relatividad de Einstein en un entorno novedoso.

"Para probar nuestra comprensión de la relatividad, normalmente tenemos que acelerar los electrones para acercarlos a la velocidad de la luz, pero los electrones mucho más lentos del grafeno ya se comportan como sus primos rápidos en los aceleradores. Son un banco de pruebas casi ideal para efectos cuasi relativistas interesantes ".

Trabajando con colaboradores en los Estados Unidos, El profesor Zuelicke ha completado casi cuatro años de investigación financiada por Marsden y tiene la intención de continuar con el trabajo teórico y las aplicaciones prácticas de la investigación.

"Internacionalmente, hay un gran esfuerzo centrado en las formas de hacer grafeno y comprender qué podemos hacer con él ".

Dice apilar capas de grafeno una encima de la otra o variar el tamaño, La composición o el diseño de la hoja de material pueden crear una multitud de nuevas propiedades.

"Nuestra investigación de hoy es la base para llegar a un nuevo paradigma de la electrónica".