Los investigadores en Japón han encontrado una manera de formar dos materiales, cada uno hecho de tres capas de grafeno. El grafeno de cada material se apila de forma diferente y tiene propiedades eléctricas únicas. Su trabajo tiene implicaciones para el desarrollo de nuevos dispositivos electrónicos, como fotosensores que convierten la luz en energía eléctrica.

En 2004, dos científicos se dieron cuenta de que habían aislado una sola capa de átomos de carbono en cinta adhesiva utilizada para limpiar un cristal de grafito. Desde entonces, el grafeno ha capturado la imaginación de los investigadores debido a sus fascinantes propiedades. Es 200 veces más resistente que el acero, es muy flexible, y es un excelente conductor de electricidad.

Los átomos de carbono del grafeno están dispuestos en hexágonos, formando una celosía en forma de panal. Colocar una capa de grafeno encima de otra conduce a la formación de grafeno bicapa. Las capas se pueden organizar en una de dos posiciones:los centros de los hexágonos de carbono de cada capa se pueden organizar inmediatamente uno encima del otro, llamado apilamiento AA, o pueden desplazarse hacia adelante de modo que un centro hexagonal en una capa esté encima de un átomo de carbono debajo de él, llamado apilamiento AB. El apilamiento AB de dos capas de grafeno conduce a la formación de un material con propiedades semiconductoras mediante la aplicación de un campo eléctrico externo.

Apilar deliberadamente tres capas de grafeno ha resultado difícil. Pero hacerlo podría ayudar a los investigadores a estudiar cómo cambian las propiedades físicas de los materiales de tres capas según la orientación del apilamiento. Esto podría conducir al desarrollo de nuevos dispositivos eléctricos. Investigadores de la Universidad de Tohoku y la Universidad de Nagoya en Japón han fabricado ahora dos tipos diferentes de grafeno de tres capas con diferentes propiedades eléctricas.

Calentaron carburo de silicio usando uno de dos métodos. En un experimento, El carburo de silicio se calentó a 1, 510 ° C bajo argón presurizado. En otro, se calentó a 1, 300 ° C en alto vacío. Luego, ambos materiales se rociaron con gas hidrógeno en el que se rompieron los enlaces para formar átomos de hidrógeno individuales. Luego se formaron dos tipos de grafeno de tres capas. El carburo de silicio calentado bajo argón presurizado se transformó en grafeno apilado con ABA, en el que los hexágonos de las capas superior e inferior estaban exactamente alineados mientras que la capa media estaba ligeramente desplazada. El carburo de silicio calentado al vacío se convirtió en grafeno apilado ABC, en el que cada capa estaba ligeramente desplazada frente a la que estaba debajo.

Luego, los investigadores examinaron las propiedades físicas de cada material y encontraron que sus electrones se comportaban de manera diferente. El grafeno ABA fue un excelente conductor eléctrico, similar al grafeno monocapa. El grafeno ABC, por otra parte, actúa más como el grafeno AB en el sentido de que tiene propiedades de semiconductores.

"El éxito actual en la fabricación selectiva de grafeno de tres capas ABA y ABC ampliaría la viabilidad de los dispositivos nanoelectrónicos basados ​​en grafeno con números de capas variables y secuencias de apilamiento, "concluyen los investigadores en su estudio publicado en la revista Materiales de NPG Asia .