La creación de grafeno con bordes limpios será clave para su utilización en la electrónica de alta velocidad.
Tiras de grafeno: Las nanocintas zigzagueantes de grafeno en esta imagen tienen un nanómetro de ancho y 50 nanómetros de largo
Durante años, los investigadores han considerado al grafeno como el material mágico para la próxima generación de electrónica de alta velocidad, aunque hasta ahora no ha demostrado ser práctico. En la actualidad, una nueva forma de crear tiras de carbono a nanoescala—el bloque de construcción del grafeno—podría poner en marcha un cambio hacia los componentes de grafeno ultrarrápidos.
El nuevo método, que consiste en un proceso de construcción a partir de la escala molecular, proviene de un grupo de investigadores del Instituto Max Planck para la Investigación de Polímeros en Suiza. Con una precisión a nivel atómico, los investigadores lograron crear nanocintas de grafeno de alrededor de un nanómetro de ancho.
El material de carbono conocido como grafeno, y con una molécula de espesor, supera al silicio, que se utiliza actualmente en los componentes electrónicos, en todos los sentidos. Conduce la electricidad mejor que el silicio, se dobla más fácilmente, y es más delgado. El uso del grafeno en vez del silicio podría conducir a la creación de dispositivos electrónicos más rápidos, más delgados y más potentes. Sin embargo, a menos que las hojas de grafeno tengan menos de 10 nanómetros de ancho y posean bordes limpios, carecen de las propiedades electrónicas necesarias para que los fabricantes puedan utilizar el material en dispositivos como los transistores, interruptores y diodos—todos ellos componentes clave en los circuitos.
El equipo suizo fabricó estas tiras delgadas de grafeno mediante la activación de reacciones químicas a escala molecular en hojas de oro caliente. Esto permite al equipo controlar con precisión el ancho de las nanocintas y la forma de su borde. Las moléculas se organizaron en fibras largas sobre la superficie de oro. Cuando esta superficie fue calentada, las tiras adyacentes se vincularon y se fundieron para formar estructuras de cinta de alrededor de un nanómetro de diámetro, con un borde zigzagueante uniforme.
"La belleza de todo esto es que se puede realizar con precisión atómica", afirma Roman Fasel, autor correspondiente del estudio. "No se trata de cortar, sino del ensamblaje".
Otras formas de creación de nanocintas consisten en pelar tiras de grafeno de una hoja más grande, en grabarlas mediante litografía, o en descomprimir nanotubos de carbono en forma de cilindro. Sin embargo este tipo de nanocintas son más gruesas y tienen bordes aleatorios.
"Con las nanocintas, aquel que controle los bordes es quien saldrá vencedor", afirma James Tour, experto en grafeno en la Universidad Rice, y que no estuvo involucrado en el trabajo. "No hay forma aún de tomar una gran hoja de grafeno y trocearla con este nivel de control".
"Este tipo de nanocinta enriquecería y abriría nuevas posibilidades a la electrónica de grafeno", afirma Yu-Ming Lin, investigador dedicado al trabajo con transistores de grafeno en el Centro de Investigación TJ Watson de IBM en Nueva York.
Las nanocintas de grafeno todavía están muy lejos de poder aplicarse de forma práctica, asegura Tour. "El siguiente paso consiste en crear varios dispositivos. Eso no resulta difícil de hacer, el gran paso consiste en orientarlo en masa".
No obstante, el éxito del método químico de Fasel y su equipo, señala Tour, animará a que se lleven a cabo más investigaciones para afinar los pasos del proceso y que las nanocintas de esta calidad puedan ser producidas a gran escala. Por ejemplo, en la actualidad los investigadores pueden experimentar con la estructura más fina del borde y los efectos electrónicos de las nuevas nanocintas, poniendo a prueba teorías que, hasta la fecha, sólo podían simularse en ordenadores.
"Esto apunta a una dirección, en lugar de ser un resultado final", afirma Walter de Heer, investigador del Instituto de Tecnología de Georgia que ha desarrollado una forma de cultivar el grafeno sobre chips de silicio. "Es un primer paso en una larga cadena de pasos que llevarán a la electrónica de grafeno".
http://www.technologyreview.com/es/read_article.aspx?id=1373
Eurix Janeth Gómez Vera
CI 18392113
ESS
Tiras de grafeno: Las nanocintas zigzagueantes de grafeno en esta imagen tienen un nanómetro de ancho y 50 nanómetros de largoDurante años, los investigadores han considerado al grafeno como el material mágico para la próxima generación de electrónica de alta velocidad, aunque hasta ahora no ha demostrado ser práctico. En la actualidad, una nueva forma de crear tiras de carbono a nanoescala—el bloque de construcción del grafeno—podría poner en marcha un cambio hacia los componentes de grafeno ultrarrápidos.
El nuevo método, que consiste en un proceso de construcción a partir de la escala molecular, proviene de un grupo de investigadores del Instituto Max Planck para la Investigación de Polímeros en Suiza. Con una precisión a nivel atómico, los investigadores lograron crear nanocintas de grafeno de alrededor de un nanómetro de ancho.
El material de carbono conocido como grafeno, y con una molécula de espesor, supera al silicio, que se utiliza actualmente en los componentes electrónicos, en todos los sentidos. Conduce la electricidad mejor que el silicio, se dobla más fácilmente, y es más delgado. El uso del grafeno en vez del silicio podría conducir a la creación de dispositivos electrónicos más rápidos, más delgados y más potentes. Sin embargo, a menos que las hojas de grafeno tengan menos de 10 nanómetros de ancho y posean bordes limpios, carecen de las propiedades electrónicas necesarias para que los fabricantes puedan utilizar el material en dispositivos como los transistores, interruptores y diodos—todos ellos componentes clave en los circuitos.
El equipo suizo fabricó estas tiras delgadas de grafeno mediante la activación de reacciones químicas a escala molecular en hojas de oro caliente. Esto permite al equipo controlar con precisión el ancho de las nanocintas y la forma de su borde. Las moléculas se organizaron en fibras largas sobre la superficie de oro. Cuando esta superficie fue calentada, las tiras adyacentes se vincularon y se fundieron para formar estructuras de cinta de alrededor de un nanómetro de diámetro, con un borde zigzagueante uniforme.
"La belleza de todo esto es que se puede realizar con precisión atómica", afirma Roman Fasel, autor correspondiente del estudio. "No se trata de cortar, sino del ensamblaje".
Otras formas de creación de nanocintas consisten en pelar tiras de grafeno de una hoja más grande, en grabarlas mediante litografía, o en descomprimir nanotubos de carbono en forma de cilindro. Sin embargo este tipo de nanocintas son más gruesas y tienen bordes aleatorios.
"Con las nanocintas, aquel que controle los bordes es quien saldrá vencedor", afirma James Tour, experto en grafeno en la Universidad Rice, y que no estuvo involucrado en el trabajo. "No hay forma aún de tomar una gran hoja de grafeno y trocearla con este nivel de control".
"Este tipo de nanocinta enriquecería y abriría nuevas posibilidades a la electrónica de grafeno", afirma Yu-Ming Lin, investigador dedicado al trabajo con transistores de grafeno en el Centro de Investigación TJ Watson de IBM en Nueva York.
Las nanocintas de grafeno todavía están muy lejos de poder aplicarse de forma práctica, asegura Tour. "El siguiente paso consiste en crear varios dispositivos. Eso no resulta difícil de hacer, el gran paso consiste en orientarlo en masa".
No obstante, el éxito del método químico de Fasel y su equipo, señala Tour, animará a que se lleven a cabo más investigaciones para afinar los pasos del proceso y que las nanocintas de esta calidad puedan ser producidas a gran escala. Por ejemplo, en la actualidad los investigadores pueden experimentar con la estructura más fina del borde y los efectos electrónicos de las nuevas nanocintas, poniendo a prueba teorías que, hasta la fecha, sólo podían simularse en ordenadores.
"Esto apunta a una dirección, en lugar de ser un resultado final", afirma Walter de Heer, investigador del Instituto de Tecnología de Georgia que ha desarrollado una forma de cultivar el grafeno sobre chips de silicio. "Es un primer paso en una larga cadena de pasos que llevarán a la electrónica de grafeno".
http://www.technologyreview.com/es/read_article.aspx?id=1373
Eurix Janeth Gómez Vera
CI 18392113
ESS
No hay comentarios:
Publicar un comentario