Desde el descubrimiento del grafeno hace aproximadamente una década, Los científicos han estado estudiando formas de diseñar espacios de banda electrónica en el material para producir semiconductores que puedan crear nuevos dispositivos electrónicos. Un equipo de investigadores de Yale-NUS College, el Centro de Materiales 2D Avanzados y el Departamento de Física de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) y la Universidad de Texas en Austin (UT Austin) han establecido un marco teórico para comprender las propiedades elásticas y electrónicas del grafeno. Los hallazgos se publicaron en febrero de 2015 en Comunicaciones de la naturaleza .

Grafeno una hoja de átomos de carbono de un solo átomo de espesor dispuestas en una red en forma de panal, es uno de los materiales más simples con propiedades mecánicas y electrónicas inigualables. El material ha sido aclamado por los científicos como un excelente conductor de electrones debido a su fuerza y ​​su peso ligero. En 2013, investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) descubrieron que colocar grafeno encima de nitruro de boro hexagonal, Otro material de un átomo de espesor con propiedades similares creará un material híbrido que comparte la asombrosa capacidad del grafeno para conducir electrones. mientras se agrega la banda prohibida necesaria para formar transistores y otros dispositivos semiconductores. Semiconductores, que puede cambiar entre estados conductores y aislantes, son la base de la electrónica moderna. Las razones por las que el material híbrido funcionó como tal no se explicaron hasta que investigadores de Yale-NUS crearon este nuevo marco teórico. NUS y UT Austin.

Aprovechar completamente las propiedades del material híbrido para la creación de semiconductores viables, una banda prohibida robusta sin ninguna degradación de las propiedades electrónicas es un requisito necesario. Los investigadores concluyeron que es necesario utilizar un marco teórico que trate las propiedades electrónicas y mecánicas por igual para hacer predicciones confiables para estos nuevos materiales híbridos.

Shaffique Adam, Profesor asistente en el Yale-NUS College y el Departamento de Física de NUS, dijo, "Este marco teórico es el primero de su tipo y se puede aplicar generalmente a varios materiales bidimensionales. Antes de nuestro trabajo, se asumía comúnmente que cuando un material 2D se coloca encima de otro, cada uno permanece plano y rígido. Nuestro trabajo mostró que su acoplamiento electrónico induce una tensión mecánica significativa, estirar y contraer enlaces en tres dimensiones, y que estas distorsiones cambian las propiedades electrónicas. Encontramos que la banda prohibida depende de varios factores, incluido el ángulo entre las dos hojas y su rigidez mecánica. Avanzando, Continuaremos explorando teóricamente los parámetros óptimos para crear bandgaps más grandes que puedan usarse para una amplia gama de tecnologías. "

Pablo Jarillo-Herrero, el Profesor Asociado de Física de Mitsui Career Development en el MIT, cuyo equipo de investigación informó por primera vez sobre los huecos de banda en este nuevo material híbrido de grafeno, dijo, "Este trabajo teórico ha aumentado la precisión y la previsibilidad del cálculo de la banda prohibida inducida en el grafeno, que puede permitir aplicaciones de grafeno en electrónica digital y optoelectrónica. Si somos capaces de aumentar la magnitud de la banda prohibida a través de nuevas investigaciones, esto podría allanar el camino hacia nuevos dispositivos nanoelectrónicos y optoelectrónicos flexibles y portátiles ".