El material súper especial grafeno continúa sorprendiendo y fascinando a los científicos, esta vez revelando un raro estado electrónico denominado “ferrovalletricidad”, que ocurre cuando el grafeno se apila en una combinación particular de cinco capas. Cuando se encuentra en este nuevo estado, la pila de grafeno exhibe un comportamiento magnético y electrónico extraño y maravilloso, según informaron investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), la Universidad de Harvard y el Instituto Nacional de Ciencia de Materiales de Japón. Según el equipo, utilizar el grafeno de esta manera podría ayudar en el desarrollo de ordenadores tanto clásicos como cuánticos, especialmente en términos de creación de soluciones de almacenamiento de datos que ofrezcan grandes capacidades pero que también necesiten relativamente poca energía para funcionar.
“El grafeno es un material fascinante”, afirma el físico Long Ju del MIT. “Cada capa que agregas te proporciona esencialmente un material nuevo”.
“Y ahora esta es la primera vez que vemos ferrovalletricidad y magnetismo no convencional en cinco capas de grafeno. Pero no vemos esta propiedad en una, dos, tres o cuatro capas”.
Los materiales ferroicos muestran algún tipo de comportamiento coordinado en sus propiedades eléctricas, magnéticas o estructurales, como un imán, por ejemplo, que tiene electrones que giran y apuntan en la misma dirección sin ser dirigidos por un campo magnético externo. En otros materiales, los electrones podrían alinearse en pequeños remolinos. Para ser multiferroico, el mismo material debe mostrar múltiples tipos de comportamiento coordinado. Basándose en sus cálculos, los investigadores pensaron que el grafeno podría volverse multiferroico si se dispusieran cinco capas en un patrón romboédrico (no muy diferente a las cercas de alambre de gallinero apiladas una encima de otra).
Es importante destacar que esto crea un entorno en el que los electrones se ralentizan y comienza a producirse una alineación ferroica. A través de un análisis detallado de las escamas de grafeno que se habían formado naturalmente en cinco capas y en este patrón particular, los investigadores observaron un comportamiento multiferroico.
Primero, estaba el magnetismo no convencional, donde los electrones coordinaban su movimiento orbital (en lugar de su giro o rotación, como en un imán estándar). En segundo lugar, los electrones mostraron una tendencia a asentarse en un “valle” electrónico particular (o estado de baja energía), mientras que en el grafeno estándar no muestran ninguna preferencia.
El equipo demostró que ambas propiedades ferroicas podían controlarse mediante un campo eléctrico. Si bien todo esto sigue siendo de muy alto nivel y técnico por ahora, eventualmente podría usarse para desarrollar chips de computadora que puedan almacenar el doble de datos, porque los electrones del material se pueden manipular de dos maneras en lugar de una.
“Sabíamos que algo interesante sucedería en esta estructura, pero no sabíamos exactamente qué, hasta que lo probamos”, dice el físico Zhengguang Lu, del MIT.
“Es la primera vez que vemos ferrovalleytrónica y también la primera vez que vemos una coexistencia de ferrovalleytrónica con un ferroimán no convencional”.
La investigación ha sido publicada en Nature.
Fuente: Science Alert.
