La conductividad de las capas duales de grafeno depende en gran medida de los estados de los átomos de carbono en sus bordes; Una propiedad que podría tener implicaciones importantes para las transmisiones de información en escalas cuánticas.
Hecho de láminas 2D de átomos de carbono dispuestos en redes de panal, el grafeno muestra una amplia gama de propiedades con respecto a la conducción de calor y electricidad.
Cuando dos capas de grafeno se apilan una encima de la otra para formar una ‘bicapa’, estas propiedades pueden volverse aún más interesantes. En los bordes de estas bicapas, por ejemplo, los átomos a veces pueden existir en un estado exótico de la materia conocido como el estado de « cuántica sala de espín » (QSH), dependiendo de la naturaleza de la interacción entre sus espines y sus movimientos. como su ‘acoplamiento giro-órbita’ (SOC).
Si bien el estado QSH está permitido para SOC ‘intrínseco’, es destruido por SOC ‘Rashba’. En un artículo publicado recientemente en EPJ B ( «Estudio de estados de borde y conductividad en grafeno bicapa acoplado a órbita giratoria» ), Priyanka Sinha y Saurabh Basu del Instituto Indio de Tecnología Guwahati mostraron que estos dos tipos de SOC son responsables de las variaciones en Las formas en que las bicapas de grafeno conducen la electricidad.
Para los nanoribones de grafeno bicapa, cuyos átomos de borde están dispuestos en patrones de zigzag, los autores demostraron que las bandas de energías de electrones permitidas y prohibidas son significativamente diferentes a las que se encuentran en el grafeno monocapa.
Para el SOC intrínseco, el estado QSH incluso causó que los átomos en el zigzag tuvieran una brecha entre estas bandas, que desaparecieron en átomos impares. Sin embargo, esta asimetría desapareció para Rashba SOC, que cambió la relación entre la energía requerida para agregar un electrón a la bicapa y su conductividad.
Esta sensibilidad de conducción a los estados de los átomos del borde muestra que las bicapas de grafeno podrían ser particularmente útiles para aplicaciones de espintrónica. Este campo estudia cómo los giros cuánticos se pueden usar para transmitir información de manera eficiente, lo cual es de particular interés para los investigadores en campos como la computación cuántica.
Sinha y Basu también descubrieron que los comportamientos característicos de SOC que descubrieron persistieron con o sin voltaje a través de las bicapas, lo que disipó las teorías de que este aspecto podría evitar que se forme el estado QSH. Su trabajo fomenta nuestro conocimiento de las bicapas de grafeno, abriendo potencialmente nuevas áreas de investigación sobre sus propiedades intrigantes.
Fuente: Springer
