Combinación del grafeno con capas de grosor atómico de otros materiales, una vía hacia innumerables aplicaciones

Combinando el grafeno (que es una capa de un átomo de grosor, en la que los átomos de carbono están colocados en una retícula hexagonal) con capas también de un átomo de espesor de otros materiales, se podría obtener una extensa gama de nuevos materiales con los que crear una nueva generación de células solares y de dispositivos optoelectrónicos. A esta conclusión se ha llegado en una nueva investigación.

Unos investigadores de la Universidad de Manchester en el Reino Unido y la Universidad Nacional de Singapur han demostrado un modo de construir estructuras heterogéneas multicapa en una configuración que permite la generación de un fenómeno físico que puede ser aprovechado para nuevos dispositivos electrónicos.

El descubrimiento podría llevar a que la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento de un edificio entero pueda ser generada por la luz solar absorbida por sus muros externos; la energía podría además usarse para cambiar a voluntad la transparencia y el índice de reflexión de las ventanas y otros elementos similares dependiendo de las condiciones medioambientales, como la temperatura y el nivel de luz.

La primera obtención de grafeno por los profesores Andre Geim y Kostya Novoselov, de la Universidad de Manchester, galardonados con un premio Nobel en 2004, llevó al descubrimiento de toda una nueva familia de materiales nanoestructurados de un átomo de espesor.

El grafeno es el material más delgado, más fuerte y mejor conductor eléctrico del mundo, y tiene un potencial magnífico para revolucionar una gama amplia de aplicaciones, desde los smartphones hasta el suministro de fármacos.

Combinando entre ellas estas estructuras de un átomo de grosor, es posible obtener una gama amplia de propiedades útiles, capaces de hacer que el material resultante sea opaco o transparente, conductor eléctrico o aislante eléctrico,  y muchas otras cualidades.

Cada nueva capa en estas estructuras agrega nuevas e interesantes funciones, de modo que es factible crear materiales con múltiples funciones.

Los investigadores de las universidades de Manchester y Singapur han creado materiales de este tipo orientados a usos en los campos de la optoelectrónica y la fotónica. Combinando el grafeno con capas de un tipo conocido como TMDC, los científicos fueron capaces de producir dispositivos fotovoltaicos sumamente eficientes. Tales dispositivos podrían usarse como células solares muy eficientes e incluso como fotodetectores ultrasensibles.


En estos dispositivos se intercalaron capas de TMDC entre dos capas de grafeno, combinando las importantes propiedades de ambas clases de estructuras. El equipo de Liam Britnell y Cinzia Casiraghi de la Universidad de Manchester y Antonio Castro Neto, director del Centro de Investigación del Grafeno en la Universidad Nacional de Singapur, pudo identificar la combinación ideal de materiales: Las capas de TMDC actúan como absorbentes muy eficaces de la luz, y el grafeno actúa como una capa conductora transparente. Esto permite una mayor integración de tales dispositivos fotovoltaicos en estructuras heterogéneas más complejas y versátiles.

Britnell y sus colegas están convencidos de que a medida que se investigue más en esta línea, se conseguirá identificar a más de esos materiales complementarios, y crear estructuras heterogéneas más complejas y versátiles. El futuro puede pues depararnos muchas sorpresas.

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