El descubrimiento del grafeno fue un parteaguas en el mundo de la física pues fue el primer material bidimensional sintetizado. Además de su bidimensionalidad, se encontró que dicho material posee excelentes propiedades electrónicas, mecánicas y térmicas. Todo lo anterior lo volvía el reemplazo ideal del silicón en la microelectrónica, pues dado su tamaño (sólo un átomo de espesor) se pensó que se podría reducir aún más el tamaño de los circuitos electrónicos.
De acuerdo con Pedro Eduardo Román Taboada, uno de los cinco ganadores de los Premios Weizmann 2018, entre las propiedades que vuelven al grafeno un material tan atractivo para aplicaciones tecnológicas destacan: sus propiedades mecánicas, térmicas y electrónicas. Hay que agregar que además el grafeno puede producirse a gran escala. Es importante mencionar que a partir del descubrimiento del grafeno toda una nueva gama de materiales bidimensionales fueron descubiertos.
«Sin embargo, la aplicación del grafeno a la microelectrónica actual no pudo implementarse directamente. Esto debido a que el grafeno es un semimetal, es decir, el grafeno no cuenta con una brecha energética en su estructura de bandas, mientras que todos los microcircuitos se basan en semiconductores (materiales con brechas en su estructura de bandas) como el silicio», destacó.
Afortunadamente, el grafeno puede volverse un semiconductor de muchas maneras, como lo demuestra la vasta literatura en este tema. Román Taboada señaló que entre toda la gama de técnicas usadas para convertir al grafeno en semiconductor él se inclinó por estudiar las deformaciones mecánicas, pues las propiedades elásticas del grafeno son muy buenas.
La tesis
En el 2014, año en el que inició sus estudios de doctorado, había un debate acerca de la forma apropiada de describir al grafeno deformado de manera no uniforme. De ahí la importancia de buscar modelos simples de deformación que permitieran clarificar el panorama. Esa fue la motivación del trabajo.
«Se puede decir que mi tesis busca encontrar si es posible o no inducir deformaciones mecánicas no uniformes que no destruyan al grafeno y que logren llevarlo a un estado semiconductor, además de encontrar modelos sencillos que puedan ser comparados con modelos más complicados para corroborar su validez», explicó.
Su trabajo se enfocó en encontrar qué tipo de deformaciones volvían al grafeno un semiconductor y bajo qué circunstancias podían describirse de manera analítica. «Básicamente tratamos de responder cómo es que se modifican las propiedades físicas del grafeno cuando es estirado o corrugado de manera periódica.» Entre los principales resultados, destacó, «encontramos que es posible llevar al grafeno a un estado semiconductor por medio de deformaciones mecánicas periódicas (que tienen la forma de un coseno). Dado que nos enfocamos en estudiar nanocintas de grafeno, encontramos que el tipo de terminación de la nanocinta juega un papel muy importante en las propiedades de grafeno deformado, pues resulta más fácil volver al grafeno un semiconductor si se consideran nanocintas con terminación armchair en lugar de nanocintas con terminación zigzag.»
