Los investigadores de la Universidad de Maryland (UMD) han hecho un descubrimiento revolucionario en la investigación del grafeno que podría proporcionar un banco de pruebas para comprender cómo se mueven los electrones en campos magnéticos extremadamente altos. Desde su descubrimiento en 2004, el grafeno se ha convertido en una celebridad en el mundo de la física y la ciencia de los materiales debido a sus notables propiedades físicas.

Uno de los materiales más delgados y fuertes jamás fabricados en la tierra con increíbles poderes de conductividad, el grafeno se ha convertido rápidamente en uno de los materiales más versátiles descubiertos. La investigación relacionada con el grafeno está impulsando nuevas aplicaciones potencialmente revolucionarias en todo, desde electrónica más rápida, tecnología portátil y ropa inteligente para un mejor almacenamiento de energía, sensores y dispositivos médicos. Y ahora, Los ingenieros mecánicos de la UMD pueden haber encontrado una manera de hacerlo aún más poderoso.

El estudiante de posgrado Shuze Zhu y el profesor asociado Teng Li (enlace externo), junto con el colaborador del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) Joseph Stroscio, han desarrollado un modelo teórico que demuestra cómo dar forma y estirar el grafeno para crear un poderoso, Fuerza magnética ajustable y sostenible.

Cuando estirado, o tenso, Los electrones del grafeno se comportan como si estuvieran en un fuerte campo magnético. Este llamado efecto pseudomagnético podría abrir nuevas posibilidades en la electrónica del grafeno, pero hasta ahora, los investigadores solo han podido inducir tales pseudocampos que han sido altamente localizados y necesitan condiciones de carga peculiares que son prohibitivas de realizar en la práctica. Sin embargo, Los investigadores de Maryland pueden haber explicado cómo dar forma a una cinta de grafeno para que simplemente tirando de sus dos extremos produzca un campo pseudomagnético uniforme. Y con las tecnologías de nanofabricación actuales, el equipo confía en que pronto podrán hacer la transición de su modelo teórico a una realidad de diseño.

"Nuestros hallazgos revelan una solución fácil pero efectiva para lograr un campo pseudomagnético extremadamente alto en un grafeno plano con un simple estiramiento, ", dijo el líder de la investigación, el profesor asociado Teng Li.

En 2010, Los investigadores descubrieron accidentalmente que al manipular una red bidimensional de grafeno, un triangular diminuto, La forma de burbuja creada en el material provocó un campo pseudomagnético en la pequeña burbuja de hasta 300 Tesla, mucho más de lo que se puede lograr con imanes de laboratorio estables. El récord actual de un campo magnético producido en laboratorio es de solo 85 tesla por menos de una pequeña fracción de segundo.

Si bien parece lo suficientemente simple estirar un material en dos direcciones, como tirar de los extremos de una banda de goma, el equipo descubrió que la hoja de grafeno no solo necesitaba estirarse, pero que la hoja también debe tener una forma específica. Un simple rectángulo o cuadrado de grafeno, cuando estirado, no crearía un campo pseudomagnético.

Pero cuando el grafeno se formó en una forma cónica como un trapezoide o un banderín, tirar de los extremos produce una tensión que aumenta constantemente a lo largo de la cinta, y este gradiente de deformación constante da un uniforme, y controlable, campo pseudomagnético. Y cuanto más tensión se aplica al material, cuanto mayor sea la fuerza magnética. El modelo del equipo, que se verificó a través de tres modelos computacionales, predice una magnitud de campo sintonizable de cero a 200 Tesla.

Este tipo de campo pseudomagnético controlado crea la posibilidad de nuevas formas de estudiar el movimiento de los electrones en un campo magnético alto controlable. En la actualidad, No existe un método sostenible para generar campos magnéticos de esta magnitud. Los campos inducidos, si se hacen más uniformes espacialmente, podrían potencialmente permitir nuevos conceptos de electrónica, como "Valleytronics, "en el que los electrones se separan entre diferentes valles en la estructura de la banda de grafeno.