Físicos aprendieron a “inflar” grafeno con un láser

The University of Jyväskylä

Los pulsos de láser cortos pueden formar estructuras volumétricas en el grafeno, tales como pirámides o hemisferios. Este efecto, descubierto por un grupo de físicos de Finlandia y China, se debe a una expansión local del grafeno debido a la formación de defectos en su estructura. La revista Nano Letters publica el estudio.

El grafeno es una lámina plana de átomos de carbono, organizada en hexágonos. Algunos métodos permiten obtener de ella estructuras voluminosas que constan de muchas pequeñas láminas de grafeno situadas en ángulos entre sí. Obtener tales estructuras es más fácil que obtener el grafeno plano y sin defectos. Por ejemplo, pueden sintetizarse incluso a partir de un cubo de azúcar convencional. Aunque, estos métodos no permiten obtener grafeno con la estructura deseada.

Los autores de la investigación han aprendido a manejar el proceso de fabricación de estructuras volumétricas a partir de grafeno usando láser. Ellos descubrieron que mediante la irradiación de una lámina de grafeno con pulsos de láser de femtosegundos en una atmósfera inerte, se forman estructuras volumétricas con una altura de hasta varias decenas de nanómetros. Tras investigarlos con microscopía de fuerza atómica y espectroscopia Raman, y también tras crear un modelo informático de proceso, los científicos plantearon la hipótesis de la formación de estas estructuras.

Crecimiento de defectos durante la irradiación

Johansson et al. / Nano Letters, 2017

En opinión de los científicos, en este caso se producen cambios estructurales, y no químicos, como en el caso de la formación de óxido de grafeno en una atmósfera que contiene oxígeno. Inicialmente, debido a las peculiaridades del proceso tecnológico, los defectos están presentes en el grafeno. El rayo láser causa el crecimiento de áreas con defectos estructurales, provocando que el grafeno en estas porciones "se infle" -que la superficie de la lámina se expanda e hinche-.

Imágenes y modelos informáticos de estructuras creadas
Johansson et al. / Nano Letters, 2017

Los investigadores han creado con ayuda de la nueva metódica varias estructuras volumétricas, la altura de una de las cuales superó los cien nanómetros. Los científicos creen que tales estructuras se pueden crear a partir de otros materiales bidimensionales, y no solo de grafeno.

Grigory Kopiev

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