Los electrones en el grafeno, un átomo delgado, Sustancia flexible e increíblemente fuerte que ha capturado la imaginación de científicos de materiales y físicos por igual:moverse a la velocidad de la luz, y se comportan como si no tuvieran masa. Ahora, Los científicos de la Universidad de Washington en St. Louis han demostrado cómo ver las interacciones de muchas partículas en el grafeno utilizando luz infrarroja. La investigación se presentará en la reunión de la Sociedad Estadounidense de Física esta semana en Los Ángeles.

En lo profundo del sótano debajo del histórico Crow Hall de la Universidad de Washington, un equipo de investigación dirigido por Erik Henriksen, profesor asistente de física en las artes y las ciencias, realiza su trabajo en un recipiente hecho a medida refrigerado a unos pocos grados por encima del cero absoluto. Usan una pequeña astilla de grafeno intercalada entre dos cristales de nitruro de boro y colocada encima de una oblea de silicio; en aproximadamente 16 micrones de largo, toda la pila de material tiene menos de una sexta parte del tamaño de un cabello humano.

"Aquí hemos construido un sistema que enfoca de manera estrecha la luz infrarroja hacia la muestra, que está dentro de un gran imán y a muy baja temperatura, ", Dijo Henriksen." Nos permite literalmente iluminarlo con una linterna, y explorar sus propiedades electrónicas al ver qué colores de luz se absorben ".

El grafeno ha generado mucho entusiasmo en la comunidad de investigación en ciencia de materiales debido a sus posibles aplicaciones en baterías, células de energía solar, pantallas táctiles y más. Pero los físicos están más interesados ​​en el grafeno debido a su estructura de electrones inusual, bajo el cual sus electrones se comportan como partículas relativistas.

Bajo condiciones normales, los electrones siempre se repelen mutuamente. Henriksen y su equipo estudian cómo cambia este comportamiento cuando los electrones parecen no tener masa.

Al recopilar mediciones simultáneas de propiedades ópticas y electrónicas en presencia de un campo magnético elevado, los investigadores pudieron rastrear el movimiento de partículas cargadas entre órbitas con valores de energía discretos, llamados niveles de Landau. Comenzó a surgir un patrón.

"Un campo magnético fuerte proporciona una especie de pegamento a su movimiento; los ralentiza de alguna manera, ", Dijo Henriksen." Uno pensaría que sería un sistema muy difícil de ver. Pero a veces, en rangos muy específicos de la fuerza del campo magnético y la fuerza de interacción, encontrarás eso, de repente, el sistema se simplifica enormemente ".

"Es de esperar una línea plana, esencialmente, en ausencia de estas interacciones interesantes que estamos buscando, "dijo Jordan Russell, candidato a doctorado en física y coautor de un nuevo artículo sobre grafeno. "Este comportamiento no monótono es una firma de las interacciones que estábamos buscando".

Se espera que la Reunión de marzo de la Sociedad Estadounidense de Física reúna a casi 10, 000 físicos de la materia condensada. En este foro también se presentarán otros trabajos recientes del laboratorio de Henriksen, incluido un descubrimiento reciente de que el grafeno se puede utilizar para medir un "líquido de espín cuántico" en materiales magnéticos.