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Quantum Interference and electro-PHonon ANOmalies in graphenes

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Estudio de los mecanismos microscópicos del grafeno

Un grupo de científicos financiado por la Unión Europea ha avanzado de forma importante en la investigación de las propiedades electrónicas y de transporte del grafeno. Las descripciones teóricas y experimentales sientan las bases para utilizarlos en nuevos dispositivos revolucionarios.

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El grafeno es uno de los materiales más interesantes del siglo XXI. En particular, el grafeno en forma de bicapa o multicapa tiene muchísimas posibilidades para la electrónica y la fotónica, puesto que un campo eléctrico externo aplicado entre las capas puede introducir una banda prohibida. Además de estas propiedades estrambóticas de transporte, estos sistemas presentan anomalías fonónicas interesantes. Las propiedades electrónicas y de transporte del grafeno están determinadas en gran medida por la intensidad y la naturaleza de la interacción electrón-red y la dinámica de la red. El proyecto «Quantum interference and electro-phonon anomalies in graphenes» (QUANTUMPHANOGRAPHENE), financiado por la Unión Europea, ha contribuido de forma importante a identificar los mecanismos microscópicos que controlan la actividad de los fonones en el infrarrojo en materiales a base de grafeno y su efecto sobre la conductividad óptica. El análisis de las anomalías de fonones desveló de forma directa los mecanismos que gobiernan las propiedades de la interacción electrón-red, lo cual hace aparecer una forma de línea de fonones asimétrica. El proyecto estudió la presencia de dichas formas de línea, conocidas como asimetrías Fano, que proporcionan una indicación directa de las excitaciones partícula-hueco acopladas con la interacción electrón-fonón. La asimetría de Fano, junto con la intensidad de los picos de los fonones, depende mucho de la tensión de puerta externa. Además, las comparaciones con las medidas experimentales proporcionaron información sobre las distintas excitaciones entre bandas en las distintas sondas. El análisis cuantitativo de las propiedades espectrales fonónicas ópticas proporcionó una herramienta potente para caracterizar las propiedades electrónicas de materiales de grafeno en multicapa. Entre estas propiedades se incluyen el número de capas, el orden de apilamiento, la presencia de banda prohibida y el dopaje controlado mediante efectos de campo. A partir de sus progresos, el proyecto también se centró en determinar las propiedades físicas de otros materiales, dicalcogenuros en 2D, que presentan propiedades parecidas a las del grafeno. El trabajo se ha dirigido hacia la investigación de sus propiedades electrónicas, de apantallamiento, superconductoras y electroelásticas. Con un control preciso de sus propiedades electrónicas y de transporte, el grafeno se convierte en una herramienta realmente flexible para dispositivos electrónicos a nanoescala. Los hallazgos del proyecto dieron como resultado tres publicaciones en revistas científicas.

Palabras clave

Grafeno, microscópico, propiedades de transporte, nanoescala, electrónica, fotónica, banda prohibida, fonón, anomalías fonónicas, propiedades electrónicas, electrón, red, interferencia cuántica, conductividad óptica, forma de línea, asimetría Fano

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