Una arruga de menos de un nanómetro puede cambiarlo todo: el sorprendente descubrimiento con grafeno
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Investigadores británicos y estadounidenses han descubierto que el grafeno registra un comportamiento eléctrico diferente cuando se perturba su forma.
Un grupo de científicos ha descubierto una propiedad en el grafeno hasta ahora desconocida que demuestra que puede cambiar de propiedades al registrar una arruga microscópica, de menos de un nanómetro.
El grafeno es un nanomaterial que está formado por una única capa de átomos de carbono dispuestos en un patrón hexagonal y que es unas 200 veces más resistente que el acero, además de más duro que el diamante.
Es un material flexible, muy elástico y prácticamente transparente en su totalidad, que permite crear paneles táctiles flexibles y se utiliza para mejorar la capacidad y los tiempos de carga de las baterías, entre otros usos.
A pesar de ser un material sobre el que se ha teorizado mucho y estudiado en profundidad, un grupo de investigadores de Estados Unidos y Reino Unido ha descubierto recientemente que puede registrar un comportamiento eléctrico particular en ciertas situaciones.
Qué es la flexoelectricidad y cómo afecta al grafeno
La investigación ha sido realizada por investigadores de la Universidad de Manchester, la Universidad de Brighton, la Universidad de Sussex, la Universidad de Rice y la Escuela de Minas y Tecnología de Dakota del Sur, se puede leer en la revista científica Advanced Materials,
En ella, se avanza en primer lugar qué es la flexoelectricidad, que se define como la "polarización inducida por gradientes de deformación" y que es "especialmente pronunciada en materiales bidimensionales debido a su flexibilidad mecánica y sensibilidad a la deformación".
En este abstract también se hace referencia a cómo afecta este fenómeno en el grafeno, esto es, en nanoestructuras con curvatura a escala nanométrica, donde "la flexión puede generar polarización cuántico-mecánica y modulación electrostática más allá de la distorsión clásica de la red".
Dicho de otra manera: estos investigadores han demostrado que pequeñas arrugas en el grafeno pueden modificar las propiedades eléctricas del material, lo que abre una nueva incógnita en el estudio de la flexoelectricidad.
Tal y como se indica en la web de esta institución, este descubrimiento sugiere que los científicos podrían controlar la electricidad en materiales de espesor atómico modificando su forma, en vez de añadir productos químicos o materiales.
De ese modo, este conocimiento se podría aplicar en un futuro a la fabricación de sensores más sensibles y dispositivos electrónicos ultrafinos, según han explicado los responsables de esta investigación.
"Al demostrar que la geometría por sí sola puede modificar el comportamiento eléctrico del grafeno, abrimos un nuevo camino para el diseño de materiales cuyas propiedades se pueden controlar mediante la estructura en lugar de la química", ha indicado Pulickel Ajayan, profesor de ingeniería y coautor principal del estudio.
Cómo la forma del grafeno modifica su comportamiento eléctrico
Para medir esta variación en la flexoelectricidad, el equipo de investigadores empleó ondas microscópicas especializadas para medir la forma de las arrugas, la energía eléctrica local y la corriente eléctrica.
Fue así cómo lo sometieron a una serie de simulaciones informáticas, a fin de compararlo con el grafeno plano, y descubrieron las grandes diferencias entre un material noble y otro modificado.
Estas nanoarrugas, por tanto, transformaron la forma en que el grafeno manejaba la electricidad, ya que éstas funcionaban como pequeños obstáculos para la conducción de esta energía; un proceso en el que fue más relevante la nitidez de la arruga que su tamaño total.
Esto, en este campo, puede ser determinante, debido a que "indica que, potencialmente, se puede modular el comportamiento eléctrico controlando cuidadosamente la curvatura a nanoescala", ha matizado Sathvik Ajay Iyengar, otro de los autores del estudio.
De esta manera, los investigadores han concluido que comprender cómo influyen las arrugas en el comportamiento eléctrico les brinda a los científicos otra herramienta para diseñar tecnologías futuras "utilizando la estructura del propio material".
