Un equipo de investigación internacional ha demostrado un nuevo proceso para modificar la estructura y las propiedades del grafeno, a través de una reacción química conocida como fotocicloadición, la cual modifica los enlaces entre átomos utilizando luz ultravioleta (UV). 

El grafeno, denominado a veces como un material milagro por sus extraordinarias propiedades físicas y químicas, su transparencia a la luz en todas las longitudes de onda combinada con una baja resistencia de la lámina lo convierte en un material realmente prometedor para la nueva optoelectrónica. Sin embargo su uso en electrónica tiene todavía un uso muy limitado. 

“Ningún otro material tiene propiedades similares al grafeno, sin embargo, a diferencia de los semiconductores utilizados en electrónica, carece de una brecha de banda (bandgap). En electrónica, esta banda prohibida, es un espacio en el que no hay niveles de energía que pueden ser ocupados por electrones. Sin embargo, es fundamental para interactuar con la luz”, explica el profesor Federico Rosei del Centro de Investigación de Comunicaciones Énergie Matériaux Télécommunications del INRS, y autor de la investigación.

Es precisamente esta carencia lo que limita al grafeno como capa activa en dispositivos optoelectrónicos. Es por ello que se han desarrollado una amplia variedad de enfoques de funcionalización del grafeno, como el dopaje de heteroátomos o la fabricación de grafeno nanoestructurado, pero el conseguir una funcionalidad controlable y precisa sigue siendo actualmente un gran desafío.

El grupo de investigación formado por científicos de Canadá, China, Dinamarca, Francia y el Reino Unido logró modificar el grafeno para crear una brecha de banda. Lo consiguieron mediante una reacción de fotocicloadición desencadenada por una irradiación ultravioleta en vacío. Los resultados obtenidos pueden tener importantes repercusiones en el campo de la optoelectrónica, con el desarrollo de fotodetectores, módulos solares y otros dispositivos optoelectrónicos con grafeno. “Estos incluyen la fabricación de células fotovoltaicas de alto rendimiento para convertir la energía solar en electricidad, o el campo de la nanoelectrónica, para la miniaturización extrema de dispositivos”, enfatiza el profesor Rosei.

Los resultados de la investigación, publicados recientemente en Nature Chemistry, muestran como la cicloadición es una vía eficaz para funcionalizar el grafeno, proporcionando por tanto una base sólida para el diseño e ingeniería de dispositivos optoelectrónicos y microelectrónicos basados en el grafeno

Créditos de imagen: INRS