Desde el descubrimiento del grafeno, se ha pronosticado un gran futuro para el material, que es fuerte y altamente conductor. Solo una capa de átomo de carbono de espesor, el grafeno puede conducir a nuevos componentes electrónicos. Los ejemplos incluyen electrónica imprimible y flexible, pantallas táctiles y OLED. Para esto, la interacción con otros materiales es necesaria, sin embargo. El estudiante de doctorado Menno Bokdam de la Universidad de Twente MESA + Instituto de Nanotecnología examinó lo que sucede en la interfaz con otros materiales y, por lo tanto, acerca la electrónica de grafeno un paso más. Defenderá su tesis doctoral el 15 de noviembre.

El grafeno fue apodado un 'material milagroso' cuando Andre Geim y Konstantin Novoselov recibieron el Premio Nobel de Física por él en 2010. El carbono es extremadamente delgado, tiene una estructura de alambre de gallinero, y puede conducir electrones muy bien. Pero, ¿cómo se comporta en contacto con otro material de estructura similar? como el nitruro de boro? ¿Qué sucede si la capa de nitruro de boro se inserta entre una capa de cobre y una capa de grafeno? La comprensión de las interfaces es fundamental si desea diseñar componentes electrónicos.

¿'Gap' o no?

Bokdam ha realizado cálculos detallados de la teoría de la estructura electrónica del grafeno sobre nitruro de boro. Este material también es muy delgado y tiene casi exactamente la misma estructura de alambre de gallinero, pero se diferencia del grafeno porque no conduce electricidad. Colocados uno encima del otro, Se puede ver una redistribución de electrones en el grafeno. Esto crea un patrón de electrones y 'agujeros', como una especie de patrón muaré que también se ve cuando dos barras se deslizan una sobre la otra. Si el ángulo entre las dos estructuras de malla se elige con precisión, También se revela una "brecha":un abismo entre los estados de energía ocupados y desocupados. Un electrón debe superar ese abismo para conducir la electricidad:una característica definitoria de un semiconductor. Existe un debate mundial sobre si existe o no la 'brecha':una publicación anterior de MESA + sobre este tema es uno de los documentos más citados del instituto. Bokdam ahora propone que la brecha no surge cuando el grafeno y el nitruro de boro se colocan uno encima del otro en un ángulo aleatorio, pero surge cuando se rotan con precisión entre sí.

Mundo externo

¿Qué pasa si la combinación de grafeno / nitruro de boro se aplica sobre el cobre para entrar en contacto con el mundo exterior? En ese caso, una distribución de carga, una llamada capa dipolo, también se forma en la interfaz entre el cobre y el nitruro de boro. Debido a que la capa de nitruro de boro es ultradelgada, la carga es capaz de 'hacer un túnel' a través del nitruro de boro, aunque no conduce electricidad. La capa dipolar tiene una gran influencia en el número de electrones tunelizados. Al elegir un metal adecuado y aplicar un campo eléctrico, la concentración de portadores de carga en el grafeno y, por tanto, la conducción a través del grafeno puede verse influida.

Por lo tanto, ha desarrollado una comprensión de la interacción entre diferentes materiales bidimensionales y con metales. Los hallazgos son importantes para diseñar componentes electrónicos basados ​​en el grafeno y otros materiales 2D.