Un equipo internacional con participación de investigadores del Centro
de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología, un centro mixto del
Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), la Universidad
de Oviedo y el Gobierno del Principado de Asturias, ha fabricado un
nuevo dispositivo con dos hojas de grafeno. El nuevo desarrollo, cuya
fabricación aparece detallada en el último número de la revista Nature
Nanotechnology, permite estudiar fenómenos cuánticos a altas
temperaturas en una atmósfera normal. También podría ser utilizado como
una herramienta ultra-sensible para poder detectar y controlar moléculas
biológicas como el ADN y las proteínas.
Las leyes de la Física Cuántica establecen que cualquier entidad física
debe comportarse a la vez como onda y como partícula, un fenómeno
llamado “dualidad onda-corpúsculo”. Los electrones se manifiestan
habitualmente como partículas, y su naturaleza ondulatoria se ve
habitualmente sólo a temperaturas muy bajas y en una atmósfera de
ultra-alto vacío.
“Este hecho impide poder explotar las potencialidades de la física
cuántica en las máquinas que se emplean a diario. El nuevo dispositivo
usado en este estudio demuestra que puede no estar muy lejos el día en
que las potencialidades de la física cuántica permitan hacer y usar
dispositivos electrónicos de ciencia ficción”, explica Jaime Ferrer,
investigador del Centro de Investigación en Materiales y Nanotecnología.
Las dos hojas de grafeno resbalan una encima de la otra, con un
deslizamiento que los investigadores han conseguido controlar con una
precisión atómica. También han medido la corriente eléctrica que fluye a
través del dispositivo y han observado que su intensidad presenta
fuertes oscilaciones.
“El estudio demuestra que la fuente de esas oscilaciones observadas
experimentalmente radica en la naturaleza ondulatoria de los electrones.
Las ondas electrónicas rebotan una y otra vez en los bordes de las hojas
de grafeno y producen un patrón de interferencias, que origina el
carácter oscilatorio de la corriente eléctrica medida
experimentalmente”, agrega Ferrer.
Gracias a este trabajo, que se enmarca en el programa europeo de
Horizonte 2020 Graphene Flagship, los científicos son ahora capaces de
reproducir las mismas oscilaciones tantas veces como quieran, en
atmósfera y temperatura ambientes. Además, han demostrado que estas
oscilaciones dependen de la diferencia en las distancias que viajan las
distintas ondas electrónicas al reflejarse en los bordes y, por tanto,
dependen de la posición relativa de las dos hojas de grafeno.
Fuente: CSIC 18/09/2018
Sabina Caneva, Pascal Gehring, Víctor M. García-Suárez, Amador
García-Fuente, Davide Stefani, Ignacio J. Olavarria-Contreras, Jaime
Ferrer, Cees Dekker y Herre S. J. van der Zant. Mechanically controlled
quantum interference in graphene break junctions. Nature Nanotechnology.
DOI: 10.1038/s41565-018-0258-0
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