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» » » Crean poderosos campos pseudo magnéticos en grafeno

Referencia: Phys.org , 11 de diciembre 2015
"Researchers create powerful pseudomagnetic fields in graphene"
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Investigadores de la Universidad de Maryland (UMD) han hecho un descubrimiento revolucionario en la investigación del grafeno, podría proporcionar un banco de pruebas para la comprensión de cómo los electrones se mueven en campos magnéticos extremadamente altos. Desde su descubrimiento en 2004, el grafeno se ha convertido en una celebridad en el mundo de la ciencia de materiales y de la física, debido a sus notables propiedades físicas.

La ilustración muestra cómo aplicar un simple estiramiento a una hoja de grafeno para crear un campo pseudomagnético estable y controlable.
La investigación relacionada con el grafeno está alimentando nuevas aplicaciones potencialmente revolucionarias en todo, desde la electrónica más rápida, la ropa inteligente y tecnología portátil para un mejor almacenamiento de energía, sensores y dispositivos médicos. Y ahora, los ingenieros mecánicos de UMD parece haber encontrado una manera de hacer que sea aún más potente.

El estudiante de posgrado Shuze Zhu y el profesor asociado Teng Li (enlace es externo), junto con su colaborador Joseph Stroscio, del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), han desarrollado un modelo teórico que demuestra cómo dar forma y estirar el grafeno para crear una poderosa, ajustable y sostenible fuerza magnética.

Cuando se estira, o tensa, los electrones del grafeno se comportan como si estuvieran en un campo magnético fuerte. Este efecto pseudo-magnético podría abrir nuevas posibilidades en la electrónica de grafeno, aunque hasta ahora, los investigadores sólo han sido capaces de inducir dichos pseudo-campos de forma muy localizada y necesitando condiciones de carga tan peculiares que resultan prohibitivos de realizarlo en la práctica. Sin embargo, han explicado cómo dar forma a una cinta de grafeno de manera que, simplemente, tirando de sus dos extremos produzca un campo pseudo-magnético uniforme. Con las tecnologías de nanofabricación actuales, el equipo confía que pronto será capaz de hacer la transición desde su modelo teórico a un diseño real.

"Nuestros hallazgos revelan una solución fácil y eficaz de lograr un alto campo pseudo-magnético en un grafeno plano con un simple estiramiento", declaraba el líder de la investigación y profesor asociado Teng Li.

En 2010, los investigadores descubrieron accidentalmente que al manipular una red bidimensional de grafeno, se creaba una pequeña burbuja de forma triangular en el material que causaba un campo pseudo-magnético en la pequeña burbuja de hasta 300 Tesla, mucho más superior a lo que puede ser alcanzado con el laboratorio con imanes. El registro actual de un campo magnético producido en laboratorio es de sólo 85 tesla durante menos de una pequeña fracción de segundo.

Si bien parece lo bastante simple estirar un material en dos direcciones, como al tirar de los extremos de una banda de caucho, el equipo descubrió que la hoja de grafeno necesitaba no sólo ser estirada, pero que la hoja también debe estar formada de una manera específica. Un simple rectángulo o cuadrado de grafeno, cuando se estira, no crea un campo pseudo-magnético.

Pero cuando se formó el grafeno en forma ahusada, como un trapezoide o gallardete, al tirar de los extremos producía una cepa que aumentaba de manera constante a lo largo de la longitud de la cinta, y este gradiente de deformación constante daba un uniforme y controlable campo pseudo-magnético. Y cuanta más tensión se aplicaba al material, mayor era la fuerza magnética. El modelo del equipo, que fue verificado a través de tres modelos computacionales, predice una magnitud de campo sintonizable de cero a 200 Tesla.

Este tipo de campo pseudo-magnético controlado crea el potencial para nuevas formas de estudiar el movimiento de los electrones en un alto campo magnético controlable. Actualmente, no existe un método sostenible para la generación de campos magnéticos de esta magnitud. Los campos inducidos --más si se hace espacialmente uniforme-- podrían, en potencia, permitir desarrollos de nuevos conceptos de la electrónica, como "valleytronics", en el que los electrones se separan entre los diferentes valles de la estructura de bandas del grafeno.

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-Fuente: University of Maryland .
-Publicacion: Shuze Zhu et al. Programmable Extreme Pseudomagnetic Fields in Graphene by a Uniaxial Stretch, Physical Review Letters (2015). DOI: 10.1103/PhysRevLett.115.245501 .

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Editor del blog Pedro Donaire

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