Coloque un poco de grafeno sobre una superficie ondulada y obtendrá una guía de un posible futuro de la electrónica bidimensional.

Los científicos de la Universidad de Rice propusieron la idea de que el crecimiento de grafeno del grosor de un átomo en una superficie de textura suave crea picos y valles en las láminas que las convierten en dispositivos «pseudo-electromagnéticos».

Los canales crean sus propios campos magnéticos diminutos pero detectables. Según un estudio realizado por el teórico de materiales Boris Yakobson, el ex alumno Henry Yu y el científico investigador Alex Kutana de la Escuela de Ingeniería George R. Brown de Rice, estos podrían facilitar dispositivos ópticos a nanoescala como lentes convergentes o colimadores.

Su estudio aparece en Nano Letters de la American Chemical Society.

También prometen una forma de lograr un efecto Hall, una diferencia de voltaje a través del grafeno fuertemente conductor, que podría facilitar las aplicaciones de valleytronics que manipulan cómo los electrones quedan atrapados en «valles» en una estructura de banda electrónica.

Valleytronics está relacionado con la espintrónica, en la que los bits de memoria de un dispositivo se definen por el estado de espín cuántico de un electrón. Pero en la Valleytronics, los electrones tienen grados de libertad en los múltiples estados de momento (o valles) que ocupan. Estos también se pueden leer como bits.

Todo esto es posible porque el grafeno, si bien puede ser una de las estructuras conocidas más fuertes, es lo suficientemente flexible como para adherirse a una superficie durante la deposición química de vapor.

«La escultura del sustrato imparte deformación, que a su vez altera la estructura electrónica del material y cambia su respuesta óptica o conductividad eléctrica», dijo Yu, ahora investigador postdoctoral en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. «Para características de sustrato más nítidas más allá de la flexibilidad del material, se pueden diseñar ubicaciones defectuosas en los materiales, lo que crea cambios aún más drásticos en las propiedades del material».

Yakobson comparó el proceso con depositar una hoja de grafeno en una caja de huevos. Los golpes en la caja deforman el grafeno, estresándolo de una manera que crea un campo electromagnético incluso sin entrada eléctrica o magnética.

«Los infinitos diseños de formas de sustrato permiten que se puedan crear innumerables dispositivos ópticos, lo que hace posible la óptica de electrones 2D», dijo Yakobson. «Esta tecnología es una forma precisa y eficiente de transmitir portadores de material en dispositivos electrónicos 2D, en comparación con los métodos tradicionales».

Yakobson es profesor de la cátedra Karl F. Hasselmann de ciencia de materiales y nanoingeniería y profesor de química.

La Oficina de Investigación Naval (N00014-18-1-2182) y la Oficina de Investigacin del Ejército (W911NF-16-1-0255) apoyaron la investigación.