Luz atrapada na superficie do grafeno

2012/06/21 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Elektronika
• Fisika
• Teknologia

Luz en lugar de corrente eléctrica. Esta é una das opcións que se propuxeron paira mellorar a microelectrónica actual. A luz é máis rápida que os electróns, pero ao non ter carga eléctrica, é difícil controlala eléctricamente. Un grupo de físicos de DIPC, CFM, Grafenea e CICNanoGUNE, xunto a físicos de ICFO de Barcelona e IQFR de Madrid, afrontaron este reto en Gipuzkoa. Os resultados foron publicados hoxe pola revista Nature. Os físicos utilizaron material de grafeno paira atrapar a luz infravermella nunha estrutura chamada plasmoi e poder controlala de forma libre.

“É una mestura de electróns e luz”, explica Ralph Hillenbrand, investigador principal deste traballo. A luz ten límites de tamaño. As ondas dun determinado tipo de luz teñen una lonxitude determinada e non é posible controlalas mediante procedementos ópticos cunha precisión superior á metade de devandita lonxitude de onda.

Pero paira iso, o raio de luz que se quere controlar debe converterse en algo máis, nun plasmón. Os físicos conducen o raio cara a unha superficie e crean un axuste cos seus electróns. Din que a interacción é colectiva. E esta interacción compórtase como una onda. A luz está atrapada nesa onda de electróns. É un proxecto. Ademais, a aplicación dunha diferenza de potencial á superficie permite introducir máis ou menos electróns ao plasmón e manipula a súa lonxitude de onda, amplitude e posición. “A lonxitude de onda pode reducirse eléctricamente. Iso é moi interesante. Podemos facer a lonxitude de onda 40 veces máis pequena”, di Hillenbrand. Partíronse da luz infravermella, que ten una lonxitude de onda do tamaño da micra, e crearon a plasmoia duns nanómetros.

Con todo, calquera superficie non é válida. Os físicos de Gipuzkoa utilizaron o grafeno, un material que ultimamente está de moda en moitos ámbitos da física. Está formado por capas de átomos de carbono dun só átomo de espesor e os seus electróns están dispostos en forma de nube de gas en dúas dimensións. “Por esta bidimensionalidad, por exemplo, os electróns non actúan como na superficie dun metal. Permíteche provocar calquera travesura”.

Mediante esta técnica poden capturar, reducir e, se se desexa, eliminar a onda luminosa. Desta forma pódese construír un interruptor que, cambiando a diferenza de potencial, pode simular o comportamento dun transistor. Posteriormente pódese emitir luz do plasmón, por exemplo, para que a luz avance nun circuíto óptico. Por tanto, actualmente os compoñentes de grafeno son a mellor opción de integración nestes circuítos.

A idea non é nova, hai tempo que algúns físicos propuxeron que se poden crear plasmones na superficie do grafeno. “Até agora ninguén viu os plasmones. Foron medicións indirectas, pero nós e un grupo de Estados Unidos, á vez, conseguimos ver en directo os plasmones”, explica Hillenbrand. Paira iso prepararon un microscopio denominado SNOM. “É único no mundo e desenvolvémolo no noso grupo”. Foi obra de físicos de CICnanoGUNE, xa que con case calquera outro tipo de microscopio non se poden ver os plasmones.

Hillenbrand quixo destacar que foi un traballo teórico. Con todo, abre as portas paira as aplicacións: “Agora que sabemos que esas ondas existen, a xente pode crer iso e empezar a facer os dispositivos que utilizan con esas ondas”.