La conductividad de las capas duales de grafeno depende en gran medida del estado de los átomos de carbono en sus bordes; una propiedad que podría tener importantes implicaciones para las transmisiones de información en escalas cuánticas.

Hecho de láminas 2-D de átomos de carbono dispuestas en celosías de panal, el grafeno muestra una amplia gama de propiedades con respecto a la conducción de calor y electricidad.

Cuando dos capas de grafeno se apilan una encima de la otra para formar una 'bicapa, 'estas propiedades pueden volverse aún más interesantes. En los bordes de estas bicapas, por ejemplo, Los átomos a veces pueden existir en un estado exótico de la materia conocido como el estado de 'Sala de giro cuántico' (QSH), dependiendo de la naturaleza de la interacción entre sus giros y sus movimientos, conocido como su 'acoplamiento espín-órbita' (SOC). Mientras que el estado QSH está permitido para SOC 'intrínseco', es destruido por 'Rashba' SOC. En un artículo publicado recientemente en EPJ B , Priyanka Sinha y Saurabh Basu del Instituto Indio de Tecnología Guwahati demostraron que estos dos tipos de SOC son responsables de las variaciones en las formas en que las bicapas de grafeno conducen la electricidad.

Para nanocintas de grafeno bicapa, cuyos átomos de borde están dispuestos en patrones en zigzag, los autores demostraron que las bandas de energías electrónicas permitidas y prohibidas son significativamente diferentes de las que se encuentran en el grafeno monocapa. Para el SOC intrínseco, el estado QSH incluso provocó que los átomos en el zigzag tuvieran un espacio entre estas bandas, que desapareció en átomos impares. Sin embargo, esta asimetría desapareció para Rashba SOC, que cambió la relación entre la energía requerida para agregar un electrón a la bicapa, y su conductividad.

Esta sensibilidad de conducción a los estados de los átomos del borde muestra que las bicapas de grafeno podrían ser particularmente útiles para aplicaciones espintrónicas. Este campo estudia cómo se pueden usar los espines cuánticos para transmitir información de manera eficiente, que es de particular interés para los investigadores en campos como la computación cuántica. Sinha y Basu también encontraron que los comportamientos característicos del SOC que descubrieron persistían con o sin voltaje a través de las bicapas, lo que disipó las teorías de que este aspecto podría evitar la formación del estado QSH. Su trabajo fomenta nuestro conocimiento de las bicapas de grafeno, potencialmente abriendo nuevas áreas de investigación sobre sus intrigantes propiedades.