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El grafeno es un material muy conocido, pues es el integrante que permite la escritura en los lápices También es el último «material maravilloso», y puede ser para la industria electrónica una gran esperanza de creación de dispositivos electrónicos de funcionamiento muy rápido. Los investigadores de North Carolina State University (EE.UU.) han encontrado una de las primeras barreras frente al empleo del grafeno, demostrando que su conductividad disminuye significativamente cuando más de una capa está presente.

La estructura del grafeno es lo que lo hace prometedor para la electrónica. Debido a la forma en que sus átomos de carbono se disponen, sus electrones son muy móviles. Electrones móviles significa que el material tendrá  alta conductividad. Pero el físico Dr. Marco Buongiorelno-Nardelli y el ingeniero Dr. Ki Kim Wook querían encontrar una manera de estudiar el comportamiento del grafeno «real» y ver si esto era realmente así.

«Se puede hablar de la estructura electrónica del grafeno, pero debe tenerse en cuenta que los electrones no existen solos en el material,» afirma Buongiorno-Nardelli. «Hay impurezas, y lo más importante, hay vibraciones de los átomos presentes en el material. Los electrones se encuentran y pueden interactuar con estas vibraciones,  afectando la conductividad del material. »

Buongiorno-Nardelli, Kim y los estudiantes de postgrado Kostya Borysenko y Mullen Jeff desarrollaron un modelo de cálculo que predice la conductividad real del grafeno, tanto de una sola capa y de  doble capa, con dos capas de grafeno  una encima de la otra. Es importante estudiar el modelo de doble capa, porque los dispositivos electrónicos actuales no pueden trabajar con una sola capa de material.

Buongiorno, Nardelli explica, «no se puede hacer un semiconductor con sólo una capa de grafito». «Para crear un dispositivo, el material conductor debe tener una forma de ser apagado y encendido. Y la bicapa proporciona esa capacidad. »

Con la ayuda de los equipos de alto rendimiento en el Oak Ridge National Laboratories, el equipo de North Carolina State descubrieron dos buenas y malas noticias acerca de grafeno. Sus resultados aparecen como una sugerencia del editor en la edición del 15 de abril  de la revista Physical Review B.

Con una sola capa de grafeno, la movilidad – y por lo tanto la conductividad – se muestra en las simulaciones de los investigadores que resultó ser mucho mayor de lo que se había pensado originalmente. Esta buena noticia fue equilibrado, sin embargo, por los resultados del estado bicapa.

«Esperábamos que la conductividad de los electrones en el grafeno bicapa podría ser algo peor, debido a la forma en que las vibraciones de los átomos en cada capa individual interactúan entre si» dice Mullen. «Sorprendentemente, encontramos que la movilidad de los electrones en el grafeno bicapa es aproximadamente un orden de magnitud menor que en una hoja de grafeno simple».

«La reducción es sustancial, pero incluso este reducido número es más alto que en muchos semiconductores convencionales», añade Borysenko. Los investigadores  están dirigiendo su atención a remediar este problema.

«Si ponemos el grafeno sobre un substrato que pueda» desviar «parte del calor generado por la corriente eléctrica, las vibraciones del cristal disminuyen y la movilidad aumenta. Esos son nuestros próximos pasos, ejecutar las simulaciones con el grafeno y los sustratos que tienen esta propiedad «

Fuente: Next Big Future