Laboratorio: voltaje desliza capas de grafeno y cambia su magnetismo

El grafito y el diamante están formados por los mismos átomos de carbono, pero uno es blando y oscuro, y el otro, duro y transparente. La diferencia procede de cómo están dispuestos los átomos, y cambiar esa disposición en un material suele significar romper enlaces químicos fuertes y reconstruirlos, un proceso lento y muy costoso en energía que exige alta presión y altas temperaturas.

En Cornell, el laboratorio de Kenji Yasuda, profesor adjunto de la Escuela de Física Aplicada e Ingeniería, probó una vía distinta. El equipo, dirigido en los experimentos por el doctorando Daniel Brandon, trabajó con una pila de cuatro capas de grafeno, un material de un solo átomo de grosor formado por átomos de carbono dispuestos en un patrón hexagonal. Su estudio se publicó el 14 de octubre en Nature Nanotechnology.

La clave está en los enlaces entre las capas. Se trata de enlaces de van der Waals, mucho más débiles que los enlaces dentro de cada capa. Al aplicar un voltaje, las capas se deslizaron unas sobre otras, un movimiento que los investigadores denominan deslizamiento. La pila pasó de la disposición más común y estable, conocida como Bernal, que no es magnética, a otra más rara y menos estable, llamada romboédrica, un estado asociado al magnetismo, la superconductividad y otros fenómenos cuánticos exóticos. Yasuda describe el objetivo como encontrar una forma de cambiar la estructura de un material que sea más eficiente y siga siendo útil para la tecnología.

Los investigadores destacan una característica: el cambio es no volátil. Una vez que el material está en el nuevo estado, permanece en él, y por eso Brandon describe el deslizamiento como una forma de memoria. El equipo afirma que el cambio puede revertirse con voltaje y que el material pasa de un estado a otro de forma bastante consistente. El estudio no informa del número de ciclos que resiste el cambio de estado ni de cómo se comportaría fuera del laboratorio.

Para los investigadores de materiales, el resultado ofrece una palanca que funciona por medios eléctricos y no mediante presiones o calor extremos, y Yasuda sostiene que podría extenderse más allá del magnetismo, a la superconductividad y otros estados cuánticos. Aplicaciones como la memoria no volátil siguen siendo una posibilidad que los autores mencionan, no un producto. El estudio no ofrece calendario ni dispositivo, y la demostración se mantiene, por ahora, en una pila de cuatro capas de grafeno en un laboratorio.