Un grupo de la UPV/EHU participa en la creación de un novedoso material haciendo patchwork a escala nanométrica

UNIVERSIDAD DEL PAÍS VASCO

Otras dos investigaciones del equipo NanoBio Espectroscopia han sido destacadas por la American Physical Society como de interés para la comunidad científica

«Es como hacer patchwork a escala nanométrica», explica el catedrático de Física de Materiales de la UPV/EHU Ángel Rubio, director del grupo de NanoBio Espectroscopia de la UPV/EHU. Lo que ellos mismos han denominado patchwork consiste en, primero, crear piezas bidimensionales de materiales diferentes y, después, acoplarlas como en un puzle. El sistema resultante presenta unas propiedades electrónicas completamente novedosas, mezcla de las de los materiales originales. La investigación ha sido portada de la prestigiosa revista Nature Materials (Hybridized graphene: Nanoscale patchworks, en Nature Materials 9, 379 – 380 (2010)).

En concreto, para construir esas piezas bidimensionales de escala nanométrica, llamadas nanodominios, se han empleado dos materiales: nitruro de boro, un material que es aislante, y grafeno, es decir, una lámina bidimensional de átomos de carbono dispuestos en una estructura hexagonal, que es semimetálico y ofrece gran conductividad. De sintetizar estas estructuras y ensamblarlas de forma controlada se ha ocupado el grupo del profesor Pulickel M. Ajayan, de la Universidad de Rice, Houston. Al incrustar las piezas de uno y otro material se produce un cambio drástico en las propiedades del sistema resultante. Por ejemplo, dicho sistema muta de metal a aislante en función de la temperatura y la densidad y tamaño de los dominios de nitruro de boro. Por otro lado, a diferencia del grafeno que es opaco, el nitruro de boro se caracteriza por absorber y emitir luz en el ultravioleta lejano, una luz no visible, como los rayos ultravioletas del sol, pero con frecuencia un poco mayor, y ese comportamiento se traslada a toda estructura bidimensional de patchwork. El grupo de de la UPV/EHU está analizando en profundidad todas esas propiedades.

El desarrollo de estas estructuras a escala bidimensional permitirá diseñar sistemas optoelectrónicos, esto es, sistemas que combinan óptica y electrónica como pantallas de cristal líquido o sistemas de comunicación por fibra óptica, planos, así como nuevos dispositivos para nanoelectrónica molecular, materiales termoeléctricos, telecomunicaciones, láseres, etc. No menos relevantes son las nuevas posibilidades que abren estos materiales para estudiar fenómenos de física fundamental en dos dimensiones como las transiciones de fase metal-aislante, entre otras.

Otros trabajos destacados

Además, en el mes de junio, el grupo de Ángel Rubio no sólo ha publicado otras dos investigaciones en la revista Physical Review Letters, una de las de mayor impacto en el ámbito de la Física, sino que esos trabajos han sido especialmente destacadas por la American Physical Society (APS), la asociación de físicos más importante del mundo y editora de esa y otras de las revistas científicas de Física más prestigiosas. Cada mes la APS publica en su web (http://physics.aps.org/) ocho artículos de opinión (viewpoints) y 16 sinopsis de otras tantas investigaciones, elegidas entre los cerca de 1.600 trabajos publicados en sus revistas. El trabajo del grupo de Rubio que ha recibido una sinopsis analiza la respuesta óptica del sodio cuando se le aplican altas presiones (Physical Review Letters 104, 216404 (2010) Sodium: a charge-transfer insulator at high pressures by M. Gatti, I. Tokatly, A. Rubio). En su investigación los autores se encontraron con la sorpresa de que a presiones superiores a la transición metal-aislante, el sodio no solo deja de ser metálico sino que puede ser transparente o reflectante en función de la dirección de la luz.

Una segunda investigación (Physical Review Letters 104, 236801 (2010) Dynamical Coulomb Blockade and the Derivative Discontinuity of Time-Dependent Density Functional Theory by S. Kurth, G. Stefanucci, E. Khosravi, C. Verdozzi, E.K.U. Gross), en la que participan científicos de cuatro países europeos, entre ellos Stefan Kurth, de la UPV/EHU, ha sido objeto de un viewpoint, es decir, un largo artículo en el que otro experto describe el trabajo. Esa investigación ofrece las herramientas teóricas y computacionales para comprender con precisión el comportamiento del tráfico de los electrones en los nanodispositivos. Las aplicaciones prácticas potenciales de esta investigación cubren una amplia gama de sistemas tales como los transistores de un único electrón y otros dispositivos de memoria a escala molecular.

«Que la APS haya destacado estos artículos demuestra la importancia de las investigaciones que estamos llevando a cabo en la UPV/EHU para la comunidad científica internacional», indica Rubio.