Los recientes avances en el desarrollo de dispositivos fabricados con materiales 2D están allanando el camino para nuevas capacidades tecnológicas, especialmente en el campo de la tecnología cuántica. Sin embargo, hasta ahora se han llevado a cabo pocas investigaciones sobre las pérdidas de energía en sistemas que interactúan fuertemente.
Teniendo esto en cuenta, el equipo dirigido por el profesor Ernst Meyer del Departamento de Física de la Universidad de Basilea utilizó un microscopio de fuerza atómica en modo péndulo para investigar con mayor detalle un dispositivo de grafeno. Para ello, los investigadores utilizaron grafeno de dos capas, fabricado por colegas de LMU Munich, en el que las dos capas estaban torcidas 1,08°.
Cuando se apilan y se retuercen entre sí, las dos capas de grafeno producen superestructuras "muaré" y el material adquiere nuevas propiedades. Por ejemplo, cuando las dos capas se tuercen en el llamado ángulo mágico de 1,08°, el grafeno se convierte en un superconductor a temperaturas muy bajas, conduciendo electricidad casi sin disipación de energía.
Utilizando mediciones de microscopía de fuerza atómica (AFM), la Dra. Alexina Ollier ha podido demostrar que el ángulo de torsión de las capas atómicas de grafeno era uniforme en toda la capa, aproximadamente 1,06°. También pudo medir cómo se pueden cambiar y ajustar las propiedades conductoras de corriente de la capa de grafeno en función de la carga aplicada al dispositivo.
Dependiendo de la "carga" de electrones de cada célula de grafeno, el material se comportaba como aislante o semiconductor. La temperatura relativamente alta de 5 Kelvin (-268,15°C) durante las mediciones significó que los investigadores no lograron superconductividad en el grafeno, ya que este fenómeno (conducción de corriente sin disipación de energía) solo ocurre a una temperatura mucho más baja de 1,7 Kelvin.
"Sin embargo, no sólo pudimos modificar y medir las propiedades conductoras de corriente del dispositivo", explica Ollier, primer autor del estudio publicado ahora en Communications Physics. , "sino también para impartir propiedades magnéticas al grafeno, que, por supuesto, no está formado más que por átomos de carbono".
"Es un logro que seamos capaces de visualizar pequeñas escamas de grafeno en componentes eléctricos, cambiar sus propiedades eléctricas y magnéticas y medirlas con precisión", dice Meyer sobre el trabajo, que formó parte de una tesis doctoral en el SNI Ph. D. Escuela. "En el futuro, este método también nos ayudará a determinar la pérdida de energía de distintos componentes bidimensionales en caso de interacciones fuertes."
Más información: Alexina Ollier et al, Disipación de energía en grafeno bicapa retorcido en ángulo mágico, Física de las Comunicaciones (2023). DOI:10.1038/s42005-023-01441-4
Información de la revista: Física de las Comunicaciones
Proporcionado por la Universidad de Basilea
