(Phys.org) —Una Universidad de California, El profesor de la Facultad de Ingeniería de Riverside Bourns y un equipo de investigadores publicaron hoy un artículo que muestra cómo resolvieron un problema de casi un siglo que podría ayudar a reducir aún más el tamaño de los dispositivos electrónicos.

La obra, dirigido por Alexander A. Balandin, profesor de ingeniería eléctrica en UC Riverside, centrado en el ruido electrónico 1 / f de baja frecuencia, también conocido como ruido rosa y ruido de parpadeo. Es una señal o proceso con una densidad espectral de potencia inversamente proporcional a la frecuencia. Se descubrió por primera vez en tubos de vacío en 1925 y desde entonces se ha encontrado en todas partes, desde fluctuaciones de intensidad en grabaciones musicales hasta frecuencias cardíacas humanas y corrientes eléctricas en materiales y dispositivos.

La importancia de este ruido para la electrónica motivó numerosos estudios de su origen físico y métodos para su control. Por ejemplo, Se determina el ruido de fase de la señal en un radar o dispositivo de comunicación, como un teléfono inteligente, en gran medida, por el nivel de ruido 1 / f en los transistores utilizados dentro del radar o teléfono inteligente.

Sin embargo, después de casi un siglo de investigaciones, el origen del ruido 1 / f en la mayoría de los sistemas materiales sigue siendo un misterio. Una cuestión de particular importancia para la electrónica era si el ruido 1 / f se generaba en la superficie de los conductores eléctricos o en el interior de sus volúmenes.

Un equipo de investigadores de UC Riverside, El Instituto Politécnico Rensselaer (RPI) y el Instituto Físico-Técnico Ioffe de la Academia de Ciencias de Rusia pudieron arrojar luz sobre el origen del ruido 1 / f utilizando un conjunto de muestras de grafeno multicapa con un grosor que variaba continuamente de alrededor de 15 planos atómicos a un capa única de grafeno. El grafeno es un cristal de carbono de un solo átomo de espesor con propiedades únicas, incluyendo conductividad eléctrica y térmica superior, Resistencia mecánica y absorción óptica única.

Además de Balandin, quien también es el presidente fundador del programa de ciencia e ingeniería de materiales en UC Riverside, el equipo de investigadores incluyó:El equipo incluyó:Guanxiong Liu, investigador asociado en el laboratorio de nanodispositivos de Balandin (NDL); Michael S. Shur, Patricia W. y C. Sheldon Roberts Profesora de Electrónica de Estado Sólido en RPI; y Sergey Rumyantsev, profesor de investigación en el RPI y el Instituto Ioffe.

"La clave de este resultado interesante fue que, a diferencia de las películas de metal o semiconductores, el grosor de las multicapas de grafeno se puede variar de forma continua y uniforme hasta una sola capa atómica de grafeno, la "superficie" definitiva de la película, "Balandin dijo." Por lo tanto, pudimos lograr con películas de grafeno multicapa algo que los investigadores no pudieron hacer con películas de metal en el último siglo. Probamos el origen del ruido 1 / f directamente ".

Añadió que los estudios anteriores no pudieron probar películas de metal con espesores inferiores a unos ocho nanómetros. El grosor del grafeno es de 0,35 nanómetros y se puede aumentar gradualmente, un plano atómico a la vez.

"Aparte de la ciencia fundamental, los resultados informados son importantes para continuar la reducción de escala de los dispositivos electrónicos convencionales, "Dijo Balandin." La tecnología actual ya está al nivel en el que muchos dispositivos se convierten esencialmente en superficies. En este sentido, el hallazgo va más allá del campo del grafeno ".

También señaló que el estudio era fundamental para las aplicaciones propuestas del grafeno en circuitos analógicos, comunicaciones y sensores. Esto se debe a que todas estas aplicaciones requieren niveles aceptablemente bajos de ruido 1 / f, lo que contribuye al ruido de fase de los sistemas de comunicación y limita la sensibilidad y selectividad del sensor.

Los resultados de la investigación se han publicado en la revista Letras de física aplicada .