El grafeno, una luz para los dispositivos de nueva generación

 

Luis E. Gómez

Fuente: CIC nanoGUNE

CIENCIA UANL / AÑO 17, No. 67, MAYO-JUNIO 2014

Investigadores de CIC nanoGUNE, el ICFO y Graphenea proponen una plataforma tecnológica basada en antenas metálicas que permiten atrapar y controlar la luz en grafeno, un material de un solo átomo de espesor. La luz guiada y confinada en este material, de un solo átomo de espesor, puede ser dirigida y curvada siguiendo la óptica convencional, lo que abre nuevas oportunidades para el desarrollo de dispositivos y circuitos fotónicos más pequeños y rápidos.

Los circuitos y dispositivos ópticos realizarían el procesamiento de señales y la computación más rápidamente. “Sin embargo, aunque la luz es muy rápida, necesita demasiado espacio”, explica Rainer Hillenbrand, profesor Ikerbasque en nanoGUNE y la Universidad del País Vasco (UPV/EHU). De hecho, la propagación de la luz necesita al menos el espacio de la mitad de su longitud de onda, que es mucho más grande que los componentes electrónicos básicos de última generación en nuestros ordenadores. Por esa razón, surge el desafío de comprimir la luz y controlar su propagación en la nanoescala a través de un material dado.

Una posible solución podría ser el grafeno, material de una sola capa de átomos de carbono con propiedades extraordinarias. La longitud de onda de la luz capturada por una capa de este material puede reducirse considerablemente, en un factor de 10 a 100, en comparación con la luz que se propaga en el espacio libre. Como consecuencia, esta luz que se propaga a lo largo de la capa de grafeno –llamada plasmón del grafeno– requiere mucho menos espacio. Pero la transformación de manera eficiente de la luz en plasmones del grafeno y su manipulación con un dispositivo compacto es todo un reto tecnológico.

Ahora un equipo de investigadores de nanoGUNE, ICFO y Graphenea –miembros del Grafene Flagship de la UE– demuestra que el concepto de antena comúnmente utilizado para las ondas de radio podría ser una solución prometedora. El equipo muestra que una barra de metal de tamaño nanométrico colocada sobre el grafeno puede captar luz infrarroja (actuando como una antena para la luz) y transformarla en plasmones del grafeno, de forma análoga a una antena de radio que convierte las ondas de radio en ondas electromagnéticas en un cable metálico. El estudio se publica en la revista Science.

Más información: P. Alonso-González, A.Y. Nikitin, F. Golmar, A. Centeno, A. Pesquera, S. Vélez, J. Chen, G. Navickaite, F. Koppens, A. Zurutuza, F. Casanova, L.E. Hueso 1,5 and R. Hillenbrand 1,5. “Controlling grapheme plasmons with resonant metal antennas and spatial conductivity patterns” Science (2014) DOI: 10.1126/science.1253202. (Luis E. Gómez) (Fuente: CIC nanoGUNE)