La capacidad de modular las propiedades físicas del óxido de grafeno dentro de los componentes electrónicos podría tener numerosas aplicaciones en tecnología, Informe de científicos de WPI-MANA

Las láminas de óxido de grafeno (GO) superresistentes son útiles para dispositivos nanoelectrónicos flexibles, y muestran propiedades únicas que incluyen fotoluminiscencia y ferromagnetismo a temperatura ambiente. Tsuchiya, Terabe y Aono en el World Premier International Center for Materials Nanoarchitectonics (WPI-MANA) de Japón están desarrollando técnicas novedosas que les permiten ajustar las propiedades físicas de GO, como la conductividad, dentro de los componentes de trabajo.

La conductividad del GO es más baja que la del propio grafeno debido a las interrupciones dentro de su estructura de enlace. Específicamente, los átomos de carbono en GO exhiben una difuminación de los niveles de energía llamados hibridaciones sp2 o sp3. En GO ordinario, la vinculación en el nivel sp2 se interrumpe, y bajo una interrupción severa, el GO se convierte en un aislante en lugar de un conductor. GO muy reducido (rGO), con niveles más bajos de oxígeno, tiene una estructura de celosía hexagonal casi perfecta con fuertes enlaces y alta conductividad.

Al ajustar los porcentajes de dominios sp2 y sp3 en GO, Terabe y su equipo han adquirido la capacidad de ajustar los huecos de banda y, por lo tanto, controlar la conductividad. Los métodos actuales de control de bandgaps en GO se basan químicamente, costoso, y no se puede utilizar dentro de los propios componentes electrónicos.

Ahora, el equipo ha logrado una sintonización no volátil de bandgaps en GO multicapa dentro de un transistor eléctrico de doble capa de estado sólido (EDLT). El EDLT comprendía GO sobre un sustrato de vidrio de sílice cerrado por un conductor de protones de circonio. El equipo desencadenó una reacción de oxidación y reducción electroquímica (redox) reversible en la interfaz GO / zirconia aplicando un voltaje de CC. Esto, a su vez, provocó la migración de protones desde GO a través de la zirconia (ver imagen). La reacción redox creó rGO, y provocó un aumento de cinco veces en la corriente en el transistor.

El rGO retuvo la conductividad durante más de un mes sin más aplicación de voltaje. En comparación con los transistores de efecto de campo, el nuevo EDLT usa mucho menos voltaje para cambiar entre las fases de encendido y apagado, lo que significa que es mucho más económico de usar. Este nuevo método para ajustar la conductividad podría conducir al control de las propiedades ópticas y magnéticas de los componentes, con aplicaciones de gran alcance.