El grafeno es un material especial. Entre sus muchos talentos, puede actuar como un superconductor, generar una forma de magnetismo súper rara y desbloquear estados cuánticos completamente nuevos.
Ahora, el grafeno tiene otro mérito increíble: puede registrar niveles de magnetorresistencia sin necesidad de bajar la temperatura hacia el cero absoluto.
La alta magnetorresistencia, la capacidad de un material para cambiar su resistencia eléctrica en respuesta a un campo magnético, es relativamente rara, pero los materiales que pueden cambiar sus propiedades de esta manera son útiles en computadoras, automóviles y equipos médicos.
El comportamiento más interesante del grafeno y, de hecho, los niveles más altos de magnetorresistencia, se observan generalmente a temperaturas ultrabajas.
En este último experimento, investigadores de la Universidad de Manchester y la Universidad de Lancaster en el Reino Unido expusieron grafeno de alta calidad a campos magnéticos a temperatura ambiente y midieron su respuesta.
“Durante los últimos 10 años, la calidad electrónica de los dispositivos de grafeno ha mejorado drásticamente, y todo el mundo parece centrarse en encontrar nuevos fenómenos a bajas temperaturas de helio líquido, ignorando lo que sucede en condiciones ambientales”. dice
“Decidimos subir la temperatura e inesperadamente apareció una gran cantidad de fenómenos inesperados”.
Los investigadores utilizaron una forma pura y no modificada de grafeno, asegurando que solo la temperatura pudiera cambiar su conductividad. El aumento de la temperatura excita las partículas cargadas dentro del material, dejando al descubierto huecos o “agujeros”, a medida que saltan.
Bajo la influencia de los imanes permanentes estándar, el grafeno calentado exhibió una respuesta de magnetorresistencia superior al 100 por ciento, que nunca antes se había visto en ningún material, estableciendo un nuevo récord. Para poner esa respuesta en perspectiva: a temperatura ambiente y en campos magnéticos del mundo real, la mayoría de los metales y semiconductores solo cambian su resistencia eléctrica en una fracción del 1 por ciento.
Es hasta la movilidad y el equilibrio de los electrones cargados negativamente y los huecos cargados positivamente que quedan cuando los electrones se mueven, dicen los investigadores.
“El grafeno de alta calidad sin dopar a temperatura ambiente ofrece la oportunidad de explorar un régimen completamente nuevo que, en principio, podría descubrirse incluso hace una década, pero que de alguna manera fue pasado por alto por todos”. dice físico Leonid Ponomarenko, de la Universidad de Lancaster en el Reino Unido.
“Planeamos estudiar este régimen de metales extraños y, seguramente, seguirán resultados, fenómenos y aplicaciones más interesantes”.
Hubo otro resultado interesante de las pruebas. A medida que aumentaba la temperatura, el grafeno inalterado se convirtió en lo que se conoce como un “metal extraño”, un tipo de material que aún no comprendemos del todo.
Lo que sí sabemos sobre estos metales es que actúan de formas que no esperábamos, y eso fue cierto para el grafeno aquí. En particular, la relación entre la temperatura y la resistencia eléctrica no funciona como en los metales normales.
Si bien no hay implicaciones inmediatas en el mundo real para la investigación, se suma significativamente a nuestra comprensión de cómo funcionan los materiales y su física, y arroja más luz sobre cuán especial y versátil es el grafeno.
“La gente que trabaja en grafeno como yo siempre sintió que esta mina de oro de la física debería haberse agotado hace mucho tiempo”. dice el físico y científico de materiales Andre Geim de la Universidad de Manchester.
“El material nos demuestra continuamente que estamos equivocados, encontrando otra encarnación más. Hoy tengo que admitir nuevamente que el grafeno está muerto, larga vida al grafeno”.
La investigación ha sido publicada en Naturaleza.