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Ciencia de los
Materiales
En el Grafeno, los Electrones Pueden Viajar Más
Rápido Que en Cualquier Otro Material a Temperatura Ambiente
9 de Mayo de 2008.
 Físicos
de la Universidad de Maryland han demostrado que en el grafeno el límite
intrínseco de la movilidad, una medida de cuán fácilmente conduce la
electricidad un material, es más alto que en cualquier otro conocido a
la temperatura ambiente.
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El grafeno, una hoja de grafito de un solo átomo de espesor, es un nuevo
material que combina aspectos de los semiconductores y los metales.
Los resultados de este nuevo estudio, realizado por un equipo de
investigadores dirigido por el profesor de física Michael S. Fuhrer,
indican que el grafeno es una gran promesa como reemplazo para los
materiales convencionales, por ejemplo el silicio, destinados a la
fabricación de semiconductores en aplicaciones que van desde los chips
de ordenadores de gran velocidad hasta los sensores bioquímicos.
Los resultados son la primera medición del efecto de las vibraciones
térmicas sobre la conducción de los electrones en el grafeno y
demuestran que las vibraciones térmicas tienen un efecto extremadamente
pequeño sobre los electrones en este último.
En cualquier material la energía asociada con la temperatura produce que
sus átomos vibren en su lugar. Cuando los electrones viajan a través del
material, pueden chocar con estos átomos vibrantes, dando lugar a la
resistencia eléctrica. Esta es "intrínseca" del material; no puede
eliminarse a menos que el material se enfríe hasta cerca del cero
absoluto, y por lo tanto establece el límite superior de cuán buena es
la conducción de la electricidad en un material.
En el grafeno, los átomos que vibran a la temperatura ambiente producen
una resistividad que es cerca del 35 por ciento menor que la
resistividad de la plata, el material de más baja resistividad a
temperatura ambiente conocido hasta ahora.
"Otras fuentes extrínsecas en las muestras poco puras del grafeno actual
agregan alguna resistividad extra al grafeno", explica Fuhrer. "De modo
que la resistividad global realmente no es por ahora tan baja como en la
plata a la temperatura ambiente. Sin embargo, el grafeno tiene muchos
menos electrones que la plata, de modo que en el grafeno la corriente
eléctrica se produce por sólo unos pocos electrones que se mueven mucho
más rápido que los electrones en la plata".
En los semiconductores, una medida diferente, la movilidad, se utiliza
para cuantificar la rapidez con la que se mueven los electrones. El
límite de la movilidad de los electrones en el grafeno queda fijado por
la vibración térmica de los átomos, y es, a la temperatura ambiente,
unas 142 veces la del silicio y unas 2,6 veces la del antimoniuro de
indio, la sustancia de movilidad más alta de entre los semiconductores
convencionales conocidos.
La movilidad determina la velocidad a la que un dispositivo electrónico
puede encenderse y apagarse. Esta misma alta movilidad hace muy
prometedor al grafeno para las aplicaciones en las que los transistores
deben realizar conmutaciones a velocidades sumamente rápidas, como es el
caso del procesamiento de las señales de frecuencias muy altas.
Información adicional en:
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