Los fotocátodos que producen haces de electrones para microscopios electrónicos y aceleradores avanzados se pueden actualizar y reconstruir repetidamente sin abrir los dispositivos que dependen de ellos. siempre que los materiales emisores de electrones se depositen en capas de carbono de un solo átomo de espesor conocidas como grafeno, según un nuevo estudio publicado en la revista Letras de física aplicada .

"Las máquinas que dependen de estos emisores de electrones suelen funcionar a alto vacío, ", dijo Hisato Yamaguchi, físico del Laboratorio Nacional de Los Alamos." Al elegir el grafeno sobre materiales como el silicio o el molibdeno, que tienden a degradarse durante el uso, podemos limpiar el sustrato y volver a depositar los materiales emisores de electrones sin abrir la aspiradora. Esto puede reducir drásticamente el tiempo de inactividad y la mano de obra necesaria para reemplazar los fotocátodos ".

Los investigadores estudiaron fotocátodos hechos de antimonuro de potasio y cesio, que emite electrones de manera eficiente cuando se ilumina con alta potencia, luz láser verde. La eficiencia del fotocátodo disminuye con el uso, y los fotocátodos deben reemplazarse o renovarse con el material emisor de electrones horneado y reemplazado in situ. Cuando los investigadores renovaron los fotocátodos en sustratos de silicio o molibdeno, que son materiales comunes para tales dispositivos, el rendimiento del fotocátodo se degradó con cada ciclo. Siguiendo el mismo procedimiento con el grafeno que actúa como sustrato resultó en una emisión de electrones uniformemente alta, una y otra vez.

Los investigadores propusieron que la resiliencia de los fotocátodos depositados en las superficies de grafeno se debía a una unión más débil entre los átomos emisores y la capa de carbono subyacente. Los cálculos numéricos basados ​​en las propiedades materiales de los emisores y el grafeno fueron consistentes con la hipótesis.

Los autores concluyeron su estudio declarando:"Nuestros resultados proporcionan una base para el grafeno, sustratos reutilizables para fotocátodos semiconductores de alta [eficiencia cuántica] ".

Además de Yamaguchi de Los Alamos, Los colaboradores incluyeron investigadores de las instituciones japonesas de la Universidad de Nagoya, la Organización de Investigación de Aceleradores de Alta Energía (KEK), los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales, y la Universidad de Hiroshima.

La investigación fue publicada el 22 de junio en la revista Letras de física aplicada .