Un mosaico electrónico en grafeno

Este conocimiento abre la puerta al diseño de dispositivos en los que se puedan controlar las propiedades electrónicas del grafeno a través de una interacción grafeno-substrato definida por el usuario.

El grafeno es un material atómicamente fino con interesantes propiedades y un prometedor futuro en la industria electrónica. No obstante, las características y rendimiento de los sistemas electrónicos basados en grafeno varían de dispositivo a dispositivo. Esta variabilidad se debe a la  interacción con la superficie (substrato) sobre la que yace el grafeno, que generalmente es óxido de silicio.

Se sabe que la interacción grafeno-substrato tiene su origen en las cargas eléctricas atrapadas en el substrato, la cuales generan un campo eléctrico suficientemente intenso como para modificar localmente a escala atómica las propiedades electrónicas del grafeno. Un estudio reciente del Laboratorio de Bajas Temperaturas de la Universidad Autónoma de Madrid, publicado en la revista Carbon, ha encontrado que el efecto de una carga eléctrica individual alcanza una distancia de unos 5 nanómetros, y que la distribución de las cargas atrapadas en el substrato es irregular aunque la distancia promedio entre las mismas es de unos 20 nanómetros. De esta forma, aproximadamente un tercio de la superficie del grafeno tiene sus propiedades electrónicas fuertemente distorsionadas, formando algo parecido a un mosaico irregular de “inhomogeneidades” electrónicas.

Para llevar a cabo este trabajo, los investigadores de la UAM desarrollaron un instrumento especial: un microscopio combinado de fuerzas atómicas y efecto túnel capaz de detectar las inhomogeneidades en las propiedades electrónicas del grafeno, depositado sobre substratos tanto conductores eléctricos como aislantes.

En suma, el trabajo profundiza en el conocimiento de la interacción electrónica grafeno-substrato, abriendo la puerta al diseño de dispositivos en los que se puedan controlar las propiedades electrónicas del grafeno a través de una interacción grafeno-substrato definida por el usuario.