Electrones “agresivos” pueden mover los átomos a su alrededor

Autor: Belle Dumé.

Investigadores norteamericanos han dado un importante paso para comprender la forma en que los electrones viajan a través de nanocables metálicos. Han descubierto que la fuerza con la que los electrones “empujan” los átomos a su alrededor en estas estructuras es mucho más grande que lo que se creía incialmente -lo que podría ayudar a dsarrollar la próxima generación de componentes nanoelectrónicos.

A medida que los componentes electrónicos se hacen más pequeños, los investigadores necesitan comprender mejor la forma en que las corrientes eléctricas afectan a la estructura atómica de circuitos diminutos. En particular, la electromigración de átomos en un nanocable podría modificar sus propiedades electrónicas -o incluso provocar su ruptura. En el lado positivos, este movimiento atómico también podría ser utilizado para unir estructuras de chapa.

Ellen Williams y sus compañeros de la Universidad de Maryland comenzaron su estudio creando varias nanoestructuras diferentes, por ejemplo, introdujeron islas y “steps” (que contienen entre 100 y 100.000 átomos), sobre cables plateados muy delgados que miden de 2 a 50 nm de anchura. Los investigadores utilizaron un microscopio de efecto túnel para observar la forma en que las estructuras se movían o modificaban su forma cuando se envíaba una corriente a través del cable. “Fue algo asombroso -cuando cambiamos la dirección de la corriente, vimos que podíamos mover las estructuras hacia adelante y hacia atrás”, Williams explicó a physicsworld.com.

Estructura de grafeno

Estructura de grafeno. Wikipedia.

Veinte veces más fuerte

El equipo de Maryland dice que la fuerza con que los porteadores de carga (en este caso los electrones) empujan los átomos a su alrededor en estas nanoestructuras es mucho más fuerte -unas 20 veces- que lo que se había pensado previamente. De acuerdo con los investigadores, esta gran “fuerza electromagnética” podría ser utilizada para mover átomos de forma intencionada que se encuentren alrededor de nanocomponentes electrónicos- algo que podría ayudar, por ejemplo, a que los nanocables se auto-monten para crear dispositivos que formen diferentes estructuras bajo una corriente alterna. Podría incluso ser utilizado para mover nanomáquinas en el futuro.

Y eso no es todo: el equipo también encontró que la fuerza de electromigración podría ser muy disminuida añadiendo una estructura aceptora como el C60.

Las diferentes formas en las que los electrones se pueden mover a través de nanocables pueden ser descritas por la facilidad con la que los electrones viajan, o son transmitidos, a través de la estructura, explica Williams. La mayoría de las estructuras atómicas permiten que los electrones viajen a través de ellas fácilmente pero los defectos frenan el movimiento de los electrones. Esto da como resultado un “dipolo resistivo”, lo que significa que los defectos tienen una resistencia local y un campo eléctrico local diferente al que hay en el resto de los materiales. “La clave es que las estructuras atómicas especiales de los defectos provocan una transmisión electrónica débil”, dijo.

El grafeno es el siguiente

El equipo de Williams está ahora estudiando también efectos similares en nanoestructuras encima del grafeno (placas de carbón que sólo tienen un átomo de grosor). “Nuestro grupo ha estado creando estructuras de defecto de grafeno y depositando pequeñas cantidades de átomos despedigados sobre el carbono”, reveló Williams. “Utilizando nuestras poderosas técnicas microscópicas, esperamos ver efectos comparables al movimiento atómico y resistencias locales cuando por el grafeno pase corriente”.

Los resultados de este trabajo podrían, finalmente, llevar al descubrimiento nuevas formas de explotación de las propiedades electrónicas del grafeno, dijo.

El trabajo fue publicado en Science 328 737.

Este artículo ha sido traducido de Physics World y publicado bajo licencia CC by-sa

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