DEFORMA NANOCINTAS DE GRAFENO Y ESTUDIA SU COMPORTAMIENTO

DEFORMA NANOCINTAS DE GRAFENO Y ESTUDIA SU COMPORTAMIENTO

15 agosto, 2019 1 Por Rene Davila
El grafeno se vuelve un aislante topológico.

Desarrollo de nuevas áreas de ciencia en el país.

Deformaciones mecánicas que dependen del tiempo.

Fuente: Academia Mexicana de Ciencias

El descubrimiento del grafeno fue un parteaguas en el mundo de la física, fue el primer material bidimensional sintetizado. Además se encontró que dicho material posee excelentes propiedades electrónicas, mecánicas y térmicas. Todo lo anterior lo volvía el reemplazo ideal del silicón en la microelectrónica, dado su tamaño (sólo un átomo de espesor) se pensó que se podría reducir aún más el tamaño de los circuitos electrónicos, de acuerdo con Pedro Eduardo Román Taboada, uno de los cinco ganadores de los Premios Weizmann 2018.

Entre las propiedades que vuelven al grafeno un material tan atractivo para aplicaciones tecnológicas destacan: sus propiedades mecánicas, térmicas y electrónicas. Hay que agregar que además puede producirse a gran escala. A partir de su hallazgo toda una nueva gama de materiales bidimensionales fueron descubiertos. Sin embargo, su aplicación a la microelectrónica actual no pudo implementarse directamente. Esto debido a que es un semimetal, es decir, no cuenta con una brecha energética en su estructura de bandas, mientras que todos los microcircuitos se basan en semiconductores (materiales con brechas en su estructura de bandas) como el silicio. Afortunadamente, el grafeno puede volverse un semiconductor de muchas maneras.

Los hallazgos

Entre los principales resultados, señaló, tenemos que para ciertos tipos de deformaciones estáticas no uniformes, el espectro de energía del grafeno adquiere una naturaleza fractal (un fractal es una estructura que repite su forma cuando uno toma una parte más pequeña de ella, como el brócoli, si uno ve un pedazo de brócoli y le arranca una rama, se notará que es la rama es idéntica o muy parecida al brócoli más grande). Por este motivo el enfoque usual para el estudio del grafeno no puede ser aplicado. Además, se encontró que es posible volver semiconductoras a las nanocintas de grafeno con terminación armchair usando ciertos tipos de deformaciones mecánicas (periódicas y no uniformes) sin destruir al grafeno. Por otro lado, al usar deformaciones mecánicas dependientes del tiempo, se encontró que el grafeno puede comportarse como un aislante topológico.

El resultado más importante, para deformaciones estáticas, quizá sea el hecho de que es posible abrir una brecha energética en la estructura de bandas, de una nanocinta de grafeno con terminación zigzag y armchair. Abrir una brecha energética es más fácil en el caso de una nanocinta de grafeno con terminación armchair, por medio de la aplicación de un campo de deformación a lo largo de la dirección perpendicular a la dirección armchair de dicha nanocinta, que haciendo lo mismo pero usando una nanocinta con terminación zigzag. Mientras que para el caso de deformaciones dependientes del tiempo, el resultado más importante es el hecho de que el grafeno puede volverse un aislante topológico.

Los resultados anteriores son importantes, porque los casos estudiados en la tesis pueden ser resueltos analíticamente ypor tal motivo, pueden usarse para corroborar modelos más complicados de grafeno deformado. Por otro lado, al estudiar el caso en el que el grafeno se vuelve un aislante topológico, se incursionó en un tema novedoso y que ha sido poco estudiado en México. De tal suerte, se está promoviendo el desarrollo de nuevas áreas de ciencia en el país.