Los investigadores de la Universidad Estatal de Wright han ayudado a allanar el camino para aplicaciones expandidas del grafeno en todo, desde la exploración espacial hasta los sensores para todo clima.

La investigación fue realizada por Elliott Brown, la cátedra de Ohio Research Scholars Endowed in Sensors Physics, y Weidong Zhang, físico investigador del Departamento de Física. Su trabajo fue publicado recientemente en Comunicaciones de la naturaleza , una revista científica que cubre las ciencias naturales, incluida la física, química y biología.

El grafeno es el primer material bidimensional del mundo que tiene un grosor monoatómico:una sola capa de átomos de carbono dispuestos en una red hexagonal (en forma de panal). Sus propiedades mecánicas en el plano lo convierten en el material más resistente jamás probado, sin embargo, es muy flexible fuera del plano. Conduce de manera eficiente el calor y la corriente eléctrica y es casi transparente a la luz visible.

Los científicos han teorizado sobre el grafeno durante años, pero no fue hasta 2004 que el material se aisló con éxito, por exfoliación de cristales de grafito, utilizando cinta adhesiva. Ese trabajo de Andre Geim y Konstantin Novoselov en la Universidad de Manchester resultó en que ganaran el Premio Nobel de Física en 2010.

"Lo que entusiasmó a la gente con el grafeno fue el hecho de que ofrecía el potencial de una mayor movilidad de electrones y huecos a temperatura ambiente que cualquier semiconductor conocido". ", dijo Brown. La movilidad es una forma de caracterizar la aceleración de los portadores de carga gratuita y es una métrica importante para los materiales utilizados en la electrónica de estado sólido de todo tipo.

Las películas de grafeno monoatómico sobre sustratos de silicio fueron suministradas a Wright State por colaboradores de la Universidad de California-Irvine. Luego, Brown y Zhang realizaron mediciones electromagnéticas precisas en frecuencias THz utilizando su instrumentación única. Luego se dieron cuenta de que los datos podrían explicarse bien utilizando un método común en ingeniería eléctrica llamado modelado de líneas de transmisión de microondas.

"Descubrimos cómo adaptar el modelo de línea de transmisión, para describir la interacción de la radiación electromagnética con el grafeno como un material bidimensional, ", dijo Brown." Esta investigación ayudará a mover el grafeno del campo de la física a un régimen de aplicaciones de ingeniería. Significa que los ingenieros eléctricos que trabajan en la industria o en laboratorios de investigación sabrán mejor cómo analizar el grafeno en los circuitos de alta frecuencia y cómo interactúa con la radiación ".

Brown dice que esto podría abrir el camino hacia avances tecnológicos en aplicaciones como la dirección del haz en sistemas de radar de navegación de alta resolución a través del humo y la niebla, así como sistemas de imágenes de ondas milimétricas y THz de objetos ocultos a través de ropa y contenedores de plástico.

"Se ha trabajado mucho para estudiar estas aplicaciones del grafeno, pero se requiere una mejor ingeniería para su éxito, " él dijo.