(Phys.org) —Se podrían usar diminutas nanocintas de carbono para fabricar un sensor de campo magnético para dispositivos electrónicos novedosos.

Investigadores de Singapur han diseñado un interruptor electrónico que responde a los cambios en un campo magnético1. El dispositivo se basa en grafeno, una capa conductora de electricidad fuerte y flexible de átomos de carbono dispuestos en un patrón de panal.

Seng Ghee Tan del A * STAR Data Storage Institute, junto con colegas de la Universidad Nacional de Singapur, utilizaron modelos teóricos para predecir las propiedades de su dispositivo propuesto, conocido como transistor de efecto de campo magnético.

El transistor se basa en dos nanocintas de grafeno, cada uno tiene unas pocas decenas de nanómetros de ancho, que se unen de punta a punta. Los átomos a lo largo de los bordes de estas nanocintas están dispuestos en una configuración de "sillón", un patrón que se asemeja a las almenas dentadas de los muros de un castillo. Si estos bordes estuvieran en un patrón de zigzag, sin embargo, el material tendría diferentes propiedades eléctricas.

Una de las nanocintas del transistor del equipo actúa como un conductor metálico que permite que los electrones fluyan libremente; el otro, un poco más ancho, nanoribbon es un semiconductor. Bajo condiciones normales, los electrones no pueden viajar de una nanocinta a la otra porque sus funciones de onda cuánticas (la probabilidad de que los electrones se encuentren dentro de los materiales) no se superponen.

Un campo magnético sin embargo, deforma la distribución de electrones, cambiando sus funciones de onda hasta que se superponen y permitiendo que la corriente fluya de una nanocinta a la otra. El uso de un campo externo para cambiar la resistencia eléctrica de un conductor de esta manera se conoce como efecto de magnetorresistencia.

El equipo calculó cómo viajarían los electrones en las nanocintas bajo la influencia de un campo magnético de 10 teslas, el equivalente aproximado del producido por un gran imán superconductor, en un rango de temperaturas diferentes.

Tan y sus colegas encontraron que los campos magnéticos más grandes permitían que fluyera más corriente, y el efecto fue más pronunciado a temperaturas más bajas. A 150 kelvin, por ejemplo, el campo magnético indujo un efecto de magnetorresistencia muy grande y la corriente fluyó libremente. A temperatura ambiente, el efecto declinó levemente pero aún permitió una corriente considerable. A 300 kelvin, el efecto de magnetorresistencia fue aproximadamente la mitad de fuerte.

Los investigadores también descubrieron que a medida que aumentaba el voltaje a través de las nanocintas, los electrones tenían suficiente energía para abrirse paso a través del interruptor y el efecto de magnetorresistencia disminuyó.

Otros investigadores produjeron recientemente nanocintas de grafeno con bordes atómicamente precisos, similares a los del diseño propuesto. Tan y sus colegas sugieren que si se usaran técnicas de fabricación similares para construir su dispositivo, sus propiedades podrían acercarse a coincidir con sus predicciones teóricas.