Un nuevo método chino logra doblar láminas de carbono de un átomo de espesor

Pueblo en Línea  2019:09:12.13:27

Una vista del polvo de grafeno. [Foto: IC]

Por Zhang Zhihao

Beijing, 12/09/2019 (El Pueblo en Línea) - El antiguo y delicado arte del origami ha alcanzado la escala atómica. Ahora los investigadores son capaces de doblar con precisión el grafeno, una lámina de carbono del espesor de un átomo, para crear formas personalizadas.

La técnica podría utilizarse en la construcción de estructuras diminutas como nanorobots y circuitos flexibles o ayudar a crear procesadores más potentes.

Durante años, los científicos han tratado de doblar de forma fiable el grafeno para obtener nuevos rasgos deseables. Por ejemplo, doblar dos capas de grafeno en un "ángulo mágico" de 1,1 grados puede hacerlo un superconductor eléctrico.

Los investigadores creen que manipular el prometedor material, que es más resistente que el acero, más elástico que el caucho y más ligero que el aluminio, podría conducir a nuevos descubrimientos y revolucionar las tecnologías actuales.

Pero el manejo de materiales a nivel atómico es complicado ya que la mecánica cuántica posee extrañas actitudes. Además, debe hacerse con la máxima precisión y en condiciones extremadamente limpias y frías.

Para hacer frente a este desafío, un equipo de científicos de la Academia de Ciencias de China logró doblar una hoja de grafeno de 20 nanómetros de ancho como una hoja de papel usando una aguja afilada con un solo átomo cargado eléctricamente en su punta, una técnica conocida como el escaneo microscópico de tunelización. La investigación ha sido publicada en la revista Science.

El escaneo microscópico de tunelización es un abordaje para imágenes de superficies a nivel atómico. Su desarrollo comenzó en 1981 y le valió a sus inventores, Gerd Binnig y Heinrich Rohrer, el Premio Nobel de Física en 1986.

A diferencia de trabajos anteriores que se basaban en la casualidad aleatoria o cortaban el material de grafeno para manipular su forma y propiedades, el nuevo método chino permite la primera aparición de nanoestructuras de grafeno de origami, con diseño a medida y muy precisas, precisó Chen Hui, autor principal del artículo científico sobre el tema.

El grafeno plegado revela algunos rasgos nuevos que normalmente no se expresan en una sola hoja de grafeno. Entre ellos, el borde del pliegue puede mostrar propiedades eléctricas similares a un nanotubo de carbono, indicó Chen, quien cursa una beca postdoctoral en el Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China.

"El escaneo microscópico de tunelización y sus tecnologías subsiguientes no sólo nos permiten observar directamente los átomos, sino también manipularlos como si de apilar bloques de madera se tratara", añade el joven científico chino.

"En teoría, nuestra técnica puede trabajar con otros materiales siempre y cuando tengan buenas propiedades elásticas. Esto significa que podemos usar la aguja para doblar otros materiales también, e incluso crear materiales artificiales más complejos para su uso en nanoelectrónica, biomedicina y energía.

También las formas hechas de grafeno y materiales similares podrían servir como laboratorios virtuales para probar nuevas predicciones sobre nuevos estados no descubiertos de la materia y las leyes de la física, subrayó Chen.

"En el futuro, esperamos popularizar nuestra nueva técnica de manipulación de átomos, que probablemente abrirá una nueva frontera en la investigación global vinculada a este tema", concluyó.