El grafeno es un material notable: ligero, fuerte, transparente y conductor de electricidad. También puede convertir el calor en electricidad. Los investigadores han explotado recientemente esta propiedad termoeléctrica para crear un nuevo tipo de detector de radiación.
Clasificado como un bolómetro, el nuevo dispositivo tiene un tiempo de respuesta rápido y, a diferencia de la mayoría de los otros bolómetros, funciona en un amplio rango de temperaturas. Con un diseño simple y un costo relativamente bajo, este dispositivo podría ampliarse, permitiendo un amplio rangode aplicaciones comerciales. Los investigadores describen un detector de radiación a base de grafeno esta semana en letras de física aplicada , de AIP Publishing.
Se anticipaba que el descubrimiento de grafeno en 2004 anunciaría un tipo completamente nuevo de tecnología. "Pero desafortunadamente, existen algunas limitaciones fundamentales fuertes para este material", dijo Grigory Skoblin de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia. "Hoy en día, lo reallas aplicaciones industriales del grafeno son bastante limitadas "
El grafeno, compuesto de láminas individuales de átomos de carbono que forman una estructura reticular hexagonal plana, se ha utilizado principalmente por sus propiedades mecánicas.
"Pero nuestro dispositivo muestra que se pueden usar propiedades más fundamentales en aplicaciones reales", dijo Skoblin. El nuevo bolómetro se basa en las propiedades termoeléctricas del grafeno. La radiación calienta parte del dispositivo, lo que induce a los electrones a moverse. Los electrones desplazados generan una corriente eléctrica.campo, que crea una diferencia de voltaje en el dispositivo. El cambio de voltaje proporciona una medición esencialmente directa de la radiación.
Otros dispositivos dependen de la generación de corriente eléctrica o cambio de resistencia por radiación entrante. Pero medir cambios en corriente o resistencia requiere una fuente de energía externa para generar una corriente inicial. El mecanismo es mucho más simple que en otros bolómetros, según Skoblin.
El trozo de grafeno en el nuevo bolómetro es pequeño, por lo que es uno de los bolómetros más rápidos porque se calienta y responde rápidamente. Además, el dispositivo sigue siendo sensible a la radiación a temperaturas de hasta 200 grados Celsius. Los bolómetros convencionales generalmente funcionan solo atemperaturas criogénicas.
Otros investigadores han hecho previamente bolómetros de grafeno, con mejores propiedades que este nuevo dispositivo, pero estos modelos contienen una doble capa de grafeno, lo que los hace más difíciles de escalar, dijo Skoblin.
Otra ventaja del nuevo dispositivo es su recubrimiento. Los investigadores desarrollaron previamente un método para recubrir el grafeno con un polímero dieléctrico llamado Parileno, que ofrece un buen equilibrio de rendimiento y escalabilidad. Puede obtener un mejor rendimiento recubriendo con nitruro de boro hexagonal,Skoblin dijo, pero es difícil de adquirir y las técnicas de recubrimiento son difíciles de ampliar. Otros estudios sugieren que un bolómetro con recubrimiento hexagonal de nitruro de boro sería menos eficiente.
El prototipo de bolómetro funciona solo con radiación de microondas a 94 gigahercios, pero los diseños futuros ampliarán el rango de frecuencia. A continuación, los investigadores planean hacer que el dispositivo utilice la deposición química de vapor para producir piezas de grafeno más grandes, allanando el camino para la producción en masa.
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Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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