Los nanomateriales de carbono muestran propiedades físicas extraordinarias, sobresaliente entre cualquier otra sustancia disponible, y el grafeno se ha convertido en el material más prometedor para los nuevos circuitos electrónicos, sensores y dispositivos de comunicaciones ópticas. El grafeno es una hoja de un solo átomo de espesor de celosía de carbono en forma de panal, con propiedades ópticas y electrónicas únicas, que podría traer una nueva era de ayuno, de confianza, procesamiento de información y comunicaciones de baja potencia.

Pero dos problemas dificultan la absorción del grafeno en la electrónica del mundo real. No existe una tecnología a gran escala para controlar sus propiedades, y la tecnología tradicional utilizada para los procesadores basados ​​en silicio (estado sólido) no es adecuada para el procesamiento del grafeno (material molecular).

Los investigadores del Centro Tecnológico AIMEN exploran el uso de láseres ultrarrápidos como herramientas para el procesamiento del grafeno. El rayo láser se puede enfocar con precisión para adaptar las propiedades de las películas de grafeno en áreas finamente definidas para producir comportamientos distintos útiles para producir dispositivos.

La clave es el uso de cortos, pulsos láser altamente controlados, que inducen cambios químicos en la red de carbono. Un solo pulso de láser con una duración de varios picosegundos es suficiente:la duración de una sola oscilación en una molécula polar, como el agua. En esta escala de tiempo, Los investigadores demostraron que pueden modelar las celosías de grafeno cortando, añadir moléculas externas o compuestos de unión (grupos funcionales como oxígeno o hidroxilo). Como el punto láser se puede enfocar en un área de un micrón cuadrado o menos, la escritura directa de dispositivos en grafeno se puede lograr con alta precisión, produciendo nano-dispositivos con una huella mínima y máxima eficiencia.

Como se publicó recientemente en Cartas de Física Aplicada AIP ( Ablación de grafeno con patrones y funcionalización de dos fotones mediante pulsos de láser de picosegundos en condiciones ambientales ), el trabajo de los investigadores de AIMEN demostró la tecnología láser, modelado a gran escala de grafeno a alta velocidad y resolución, abriendo nuevas posibilidades para la fabricación de dispositivos. La velocidad del proceso puede ser superior a un m / s para dibujar las características del tamaño de un micrómetro. Se podrían alcanzar velocidades de procesamiento superiores a 10 m / s utilizando un escaneo óptico avanzado.

Es más, el trabajo demostró el control de los procesos térmicos y químicos ajustando las características del rayo láser. Para insumos de baja energía, La absorción multifotónica juega un papel importante, inducir reacciones químicas entre el carbono y las moléculas de la atmósfera, resultando en nuevas propiedades ópticas en el grafeno.

El potencial de las propiedades ópticas alteradas (como la transmisión espectral) del grafeno funcionalizado se reconoce recientemente, y es necesario abordar todo el potencial industrial de esta tecnología. Esta investigación sienta las bases para una comprensión más profunda de los procesos químicos y físicos para la creación de patrones de grafeno industrialmente factibles. así como pruebas de aplicaciones de dispositivos reales para la electrónica del futuro.