Tecnología: El control de la naturaleza del grafeno

ScienceDaily (26 de enero de 2009) - Los investigadores propiedades "sintonía" de grafeno mediante el cultivo en superficies diferentes.

Los investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer han descubierto un nuevo método para el control de la naturaleza del grafeno, con lo que la academia y la industria potencialmente un paso más hacia la realización de la producción en masa de grafeno basado en nanoelectrónica.

El grafeno, una lámina de un átomo de espesor de carbono, se descubrió en 2004 y es considerado un heredero potencial para el cobre y el silicio como los pilares fundamentales de la nanoelectrónica.

Con la ayuda de un sustrato subyacente, los investigadores por primera vez, han demostrado la capacidad de controlar la naturaleza del grafeno. Saroj Nayak, profesor asociado en el Departamento de Rensselaer de Física, Física Aplicada y Astronomía, junto con Philip Shemella, un investigador asociado postdoctoral en el mismo departamento, han determinado que la química de la superficie sobre la que el grafeno es depositado juega un papel clave en la la configuración de las propiedades conductoras del material. Los resultados se basan en simulaciones a gran escala de la mecánica cuántica.

Los resultados muestran que cuando se deposita sobre una superficie tratada con el oxígeno, las propiedades de los semiconductores grafeno exhibe. Cuando se depositan en un material tratado con hidrógeno, sin embargo, el grafeno tiene propiedades metálicas.

"Dependiendo de la composición química de la superficie, podemos controlar la naturaleza del grafeno para ser metálicos o semiconductores", dijo Nayak. "Esencialmente, estamos 'tuning' de las propiedades eléctricas de los materiales para satisfacer nuestras necesidades."

Convencionalmente, cuando un lote de nanoestructuras de grafeno se produce, algunos de los grafeno es metálica, mientras que el resto es de semiconductores. Sería casi imposible separar los dos a gran escala, dijo Nayak, sin embargo, la realización de nuevos dispositivos de grafeno sería necesario que se compone exclusivamente de grafeno metálico o semiconductor. El nuevo método de "ajuste" de la naturaleza del grafeno es un paso clave para que esto sea posible, dijo

Los investigadores de Rensselaer han desarrollado un nuevo método para controlar la naturaleza conductora del grafeno. La foto es una representación de dos hojas de grafeno, cada uno con el grosor de sólo un átomo de carbono, descansando en la parte superior de un sustrato de dióxido de silicio. (Crédito: Imagen cortesía del Instituto Politécnico Rensselaer)

Excelentes propiedades conductoras de grafeno que sea atractiva para los investigadores. Incluso a temperatura ambiente, los electrones pasan sin esfuerzo, casi a la velocidad de la luz y con poca resistencia. Esto significa que una interconexión de grafeno probablemente se quedaría mucho más fresco que una interconexión de cobre del mismo tamaño. Refrigerador es mejor, ya que el calor producido por las interconexiones pueden tener efectos negativos en la velocidad de un chip de computadora y el rendimiento.

Los resultados del estudio fueron publicados esta semana en el documento "Estructura electrónica y la banda de diferencia de la modulación de grafeno a través de la química superficial del sustrato" en Applied Physics Letters, y se apareció en la portada de enero de la revista edición del 19.

Simulaciones a gran escala cuántica para el estudio se llevaron a cabo en el sistema de supercomputación de Rensselaer, el Centro Computacional para las innovaciones nanotecnológicas (CCNI).

Los investigadores recibieron financiación para el proyecto del Centro de Nueva York, Estado de enfoque de Interconexión en Rensselaer