Los físicos de Forschungszentrum Jülich han desarrollado un criterio con el que los científicos pueden buscar materiales de sustrato adecuados para el grafeno de una manera específica. Las interacciones con el material del sustrato a menudo conducen a la pérdida de las asombrosas propiedades que caracterizan a esta forma especial de carbono. Junto con socios de otras instituciones, los científicos pudieron demostrar que la influencia que ejerce el sustrato sobre las propiedades electrónicas del grafeno se puede estimar mediante un simple parámetro estructural. La publicación relacionada fue elegida como sugerencia del editor de la revista. Cartas de revisión física .

Más duro que el diamante Más resistente que el acero y muchas veces más conductor que el silicio, estas y otras propiedades extraordinarias son la razón por la que el grafeno se estudia intensamente en todo el mundo. El material tiene solo una capa atómica de espesor. Su uso, sin embargo, hasta ahora se limita principalmente a experimentos de laboratorio. Una de las principales tareas en el camino hacia las aplicaciones prácticas es la búsqueda de materiales de sustrato adecuados sin los cuales el material extremadamente delgado es de poca utilidad.

"Simplemente queríamos encontrar un parámetro accesible que se pudiera usar para comparar diferentes sustratos directamente, "informa el Dr. François Bocquet." El criterio decisivo resultó ser la distancia atómica entre la capa de grafeno y el sustrato subyacente, "explica el físico y postdoctorado de Helmholtz en el Instituto Peter Grünberg de Jülich (PGI-3).

Considerando el radio de van der Waals, un valor conocido para el tamaño de los átomos en su estado libre, la fuerza de la interacción se puede calcular directamente a partir de la distancia. Las simulaciones por computadora realizadas por científicos del Instituto Fritz Haber de Berlín de la Sociedad Max Planck confirman este resultado.

Mediciones de alta precisión con rayos X

En la fuente de radiación del sincrotrón Diamond en Didcot, Oxfordshire, REINO UNIDO, François Bocquet y sus colegas utilizaron rayos X para medir la distancia entre el grafeno y su sustrato con una precisión de hasta el rango de los picómetros. Un picómetro corresponde a una milésima de nanómetro, es decir, una mil millonésima parte de un milímetro. Por tanto, se pueden determinar diferencias de longitud mucho más pequeñas que el diámetro atómico.

Los científicos utilizaron carburo de silicio con hidrógeno aplicado a su superficie como muestra. Los científicos del Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido en Stuttgart solo desarrollaron el material semiconductor especialmente preparado hace unos años para su uso como material de sustrato para el grafeno. A diferencia de los sustratos metálicos habituales, una capa de grafeno depositada sobre este material está prácticamente libre de interacciones y, por lo tanto, conserva sus extraordinarias propiedades eléctricas.

"Con la aparición de esta nueva clase de sustratos, era hora de un nuevo criterio con el que incluso las interacciones muy débiles se pueden detectar con precisión, "explica el director del Instituto Jülich Peter Grünberg, Prof. Stefan Tautz, quien encabeza el sustituto de Nanoestructuras Funcionales en Superficies (PGI-3). "Con las técnicas disponibles hasta ahora, por ejemplo, espectroscopia de fotoelectrones, el grado de interacción con el sustrato solo pudo deducirse indirectamente. Los lazos tan débiles como estos difícilmente podrían detectarse ".