Debido a sus intrigantes propiedades, el grafeno podría ser el material ideal para construir nuevos tipos de dispositivos electrónicos como sensores, pantallas, o incluso computadoras cuánticas.

Una de las claves para explotar el potencial del grafeno es poder crear defectos a escala atómica, donde los átomos de carbono en su plano, La estructura en forma de panal se reorganiza o se `` elimina '', ya que estos influyen en su estructura eléctrica, químico, magnético, y propiedades mecánicas.

Un equipo dirigido por científicos de la Universidad de Oxford informa en Comunicaciones de la naturaleza un nuevo enfoque a un nuevo enfoque para diseñar la estructura atómica del grafeno con una precisión sin precedentes.

Los enfoques actuales para producir defectos en el grafeno son como una 'escopeta' en la que toda la muestra se rocía con iones o electrones de alta energía para causar defectos generalizados, o un enfoque químico donde muchas regiones del grafeno reaccionan químicamente, 'dijo Jamie Warner del Departamento de Materiales de la Universidad de Oxford, un miembro del equipo.

'Ambos métodos carecen de cualquier forma de control en términos de precisión espacial y también el tipo de defecto, pero hasta la fecha son los únicos métodos conocidos para la creación de defectos ”.

El nuevo método reemplaza la 'escopeta' con algo más parecido a un rifle de francotirador:un rayo de electrones minuciosamente controlado disparado desde un microscopio electrónico.

'El enfoque de escopeta está restringido a la precisión de escala micrométrica, que es aproximadamente un área de 10, 000, 000 nanómetros cuadrados, demostramos una precisión de 100 nanómetros cuadrados, que es aproximadamente cuatro órdenes de magnitud mejor, 'explica Alex Robertson del Departamento de Materiales de la Universidad de Oxford, otro miembro del equipo.

Sin embargo, no se trata solo de la precisión de un solo "disparo"; Los investigadores también muestran que al controlar la cantidad de tiempo que el grafeno está expuesto a su haz de electrones enfocado, pueden controlar el tamaño y el tipo de defecto creado.

Nuestro estudio revela por primera vez que solo unos pocos tipos de defectos son realmente estables en el grafeno, con varios defectos que son apagados por los átomos de la superficie o volviéndose prístinos por rotaciones de enlaces, Jamie me lo cuenta.

La capacidad de crear el tipo correcto de defectos estables en la estructura cristalina del grafeno será vital si se quieren aprovechar sus propiedades para aplicaciones como teléfonos móviles y pantallas flexibles.

'Los sitios defectuosos en el grafeno son mucho más reactivos químicamente, por lo que podemos utilizar los defectos como un sitio para la funcionalización química del grafeno. Entonces podemos unir ciertas moléculas, como biomoléculas, al grafeno para que actúe como sensor, Alex me dice.

Los defectos en el grafeno también pueden dar lugar a un espín de electrones localizado, un atributo que tiene un uso futuro importante en la nanotecnología cuántica y los ordenadores cuánticos ».

Por el momento, la ampliación de la técnica del equipo a un proceso de fabricación para crear tecnologías basadas en grafeno aún está lejos. Actualmente, los microscopios electrónicos son los únicos sistemas que pueden lograr el control exquisito necesario de un haz de electrones.

Pero, Alex dice, Siempre es posible que en el futuro se desarrolle una técnica de tipo litografía por haz de electrones escalable que permita la creación de patrones de defectos en el grafeno.

Y vale la pena recordar que no fue hace tanto tiempo que la tecnología necesaria para grabar millones de transistores en una pequeña porción de silicio parecía un sueño imposible.