El estudio no solo permite controlar el flujo de electricidad en grafeno, sino también potencia sus propiedades relacionadas con el espín de los electrones
Investigadores de IMDEA Nanociencia han logrado un importante avance en la ingeniería del grafeno, un material famoso por su escasa resistencia y muy alta conductividad, pero cuya falta de "interruptor" natural ha dificultado su uso en dispositivos electrónicos como los transistores. En este nuevo estudio, científicos han encontrado una manera de superar esa limitación abriendo un bandgap, o separación de energía, que permite controlar el flujo de electricidad en el grafeno, un paso esencial para aplicaciones tecnológicas avanzadas.
El logro se basa en la intercalación controlada de átomos de telurio (Te) entre capas de grafeno depositadas sobre una base de iridio. Usando técnicas de espectroscopía, microscopía y difracción electrónica, los investigadores observaron que el telurio se acomoda en dos estructuras distintas, dependiendo de la cantidad utilizada. Más allá de esta estructura, lo realmente revolucionario es que el grafeno modificado presenta una separación de energía de hasta 240 milielectronvoltios a temperatura ambiente, algo nunca antes observado de forma estable y ajustable.
Esta nueva configuración no solo permite controlar el flujo de electricidad en el grafeno, sino que también potencia sus propiedades cuánticas relacionadas con el espín de los electrones. El estudio muestra que los electrones se comportan como si tuvieran todos el mismo tipo de espín según su dirección de propagación, un comportamiento conocido como el efecto Hall cuántico de espín. Esto es clave para la futura espintrónica, una tecnología que hace uso de la propiedad espín de los electrones para lograr dispositivos más rápidos y eficientes que los fabricados con electrónica convencional.
Con este avance, el equipo demuestra que es posible diseñar materiales híbridos a partir de grafeno que combinen control electrónico y propiedades cuánticas avanzadas. Si se logra replicar esta estructura sobre materiales aislantes, este descubrimiento podría abrir el camino hacia una nueva generación de dispositivos electrónicos y cuánticos más eficientes, rápidos y compactos.
Este avance ha sido publicado en la revista Advanced Functional Materials, y ha sido destacado en su portada. Es el resultado de una colaboración entre investigadores en el Instituto Madrileño de Estudios Avanzados en Nanociencia, la Universidad Autónoma de Madrid y la Universidad de Calabria (Italia). Ha sido parcialmente financiado por la acreditación Excelencia Severo Ochoa, concedida a IMDEA Nanociencia (CEX2020-001039-S) y el proyecto del Ministerio de Ciencia e innovación CONPHASETM (PID2021-123776NB-C21).
Referencia bibliográfica:
B. M. Cano, F. Calleja, D. Pacilè, M. G. Cuxart, M. Pisarra, A. Sindona, F. Martín, E. Salagre, P. Segovia, E. G. Michel, A. L. Vázquez de Parga, R. Miranda, J. Camarero, M. Garnica, M. A. Valbuena, Engineering a spin-orbit bandgap in graphene-tellurium heterostructures. Adv. Funct. Mater. 2025, 2425154. DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.202425154
