El grafeno generalmente se ha descrito como una estructura bidimensional, una sola hoja de átomos de carbono dispuestos en una estructura regular, pero la realidad no es tan simple. En realidad, el grafeno puede formar arrugas que complican la estructura,potencialmente aplicado a los sistemas de dispositivos. El grafeno también puede interactuar con el sustrato sobre el que se coloca, agregando más complejidad. En una investigación publicada en Comunicaciones de la naturaleza , los científicos de RIKEN ahora han descubierto que las arrugas en el grafeno pueden restringir el movimiento de los electrones a una dimensión, formando una estructura similar a la unión que cambia de conductor de espacio cero a semiconductor de nuevo a conductor de espacio cero. Además, han utilizado elpunta de un microscopio de túnel de barrido para manipular la formación de arrugas, abriendo el camino a la construcción de semiconductores de grafeno no a través de medios químicos, agregando otros elementos, sino manipulando la estructura de carbono en forma de "ingeniería de grafeno".
El descubrimiento comenzó cuando el grupo estaba experimentando con la creación de películas de grafeno utilizando deposición química de vapor, que se considera el método más confiable. Estaban trabajando para formar grafeno en un sustrato de níquel, pero el éxito de este método depende en gran medida de la temperatura yvelocidad de enfriamiento.
Según Hyunseob Lim, el primer autor del artículo, "Estábamos intentando cultivar grafeno en un solo sustrato de níquel cristalino, pero en muchos casos terminamos creando un compuesto de níquel y carbono, Ni2C, en lugar de grafeno. EnPara resolver el problema, intentamos enfriar rápidamente la muestra después de la dosificación con acetileno, y durante ese proceso encontramos accidentalmente pequeñas nano arrugas, de solo cinco nanómetros de ancho, en la muestra ".
Pudieron obtener imágenes de estas pequeñas arrugas usando microscopía de túnel de exploración, y descubrieron que había aberturas de banda prohibida dentro de ellas, lo que indica que las arrugas podrían actuar como semiconductores. Normalmente, los electrones y los agujeros de electrones fluyen libremente a través de un conductor sin una banda prohibidapero cuando se trata de un semiconductor, hay espacios de banda entre los estados de electrones permitidos, y los electrones solo pueden pasar a través de estos espacios bajo ciertas condiciones. Esto indica que el grafeno podría, dependiendo de las arrugas, convertirse en un semiconductor.
Inicialmente consideraron dos posibilidades para la aparición de esta brecha de banda. Una es que la tensión mecánica podría causar un fenómeno magnético, pero lo descartaron y concluyeron que el fenómeno fue causado por el confinamiento de electrones en una sola dimensión debidoa "confinamiento cuántico"
Según Yousoo Kim, jefe del Laboratorio de Ciencia de Superficie e Interfaz, que dirigió al equipo, "Hasta ahora, los esfuerzos para manipular las propiedades electrónicas del grafeno se han realizado principalmente por medios químicos, pero la desventaja de esto es quepuede conducir a la degradación de las propiedades electrónicas debido a defectos químicos. Aquí hemos demostrado que las propiedades electrónicas pueden manipularse simplemente cambiando la forma de la estructura de carbono. Será emocionante ver si esto podría conducir a formas de encontrar nuevos usos para el grafeno."
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Materiales proporcionado por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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