Físicos de la Universidad de Maryland han demostrado que en el grafeno el límite intrínseco de la movilidad, una medida de cuán fácilmente conduce la electricidad un material, es más alto que en cualquier otro conocido a la temperatura ambiente.

El grafeno, una hoja de grafito de un solo átomo de espesor, es un nuevo material que combina aspectos de los semiconductores y los metales.

Los resultados de este nuevo estudio, realizado por un equipo de investigadores dirigido por el profesor de física Michael S. Fuhrer, indican que el grafeno es una gran promesa como reemplazo para los materiales convencionales, por ejemplo el silicio, destinados a la fabricación de semiconductores en aplicaciones que van desde los chips de ordenadores de gran velocidad hasta los sensores bioquímicos.

Los resultados son la primera medición del efecto de las vibraciones térmicas sobre la conducción de los electrones en el grafeno y demuestran que las vibraciones térmicas tienen un efecto extremadamente pequeño sobre los electrones en este último.

En cualquier material la energía asociada con la temperatura produce que sus átomos vibren en su lugar. Cuando los electrones viajan a través del material, pueden chocar con estos átomos vibrantes, dando lugar a la resistencia eléctrica. Esta es "intrínseca" del material; no puede eliminarse a menos que el material se enfríe hasta cerca del cero absoluto, y por lo tanto establece el límite superior de cuán buena es la conducción de la electricidad en un material.

En el grafeno, los átomos que vibran a la temperatura ambiente producen una resistividad que es cerca del 35 por ciento menor que la resistividad de la plata, el material de más baja resistividad a temperatura ambiente conocido hasta ahora.

"Otras fuentes extrínsecas en las muestras poco puras del grafeno actual agregan alguna resistividad extra al grafeno", explica Fuhrer. "De modo que la resistividad global realmente no es por ahora tan baja como en la plata a la temperatura ambiente. Sin embargo, el grafeno tiene muchos menos electrones que la plata, de modo que en el grafeno la corriente eléctrica se produce por sólo unos pocos electrones que se mueven mucho más rápido que los electrones en la plata".

En los semiconductores, una medida diferente, la movilidad, se utiliza para cuantificar la rapidez con la que se mueven los electrones. El límite de la movilidad de los electrones en el grafeno queda fijado por la vibración térmica de los átomos, y es, a la temperatura ambiente, unas 142 veces la del silicio y unas 2,6 veces la del antimoniuro de indio, la sustancia de movilidad más alta de entre los semiconductores convencionales conocidos.

La movilidad determina la velocidad a la que un dispositivo electrónico puede encenderse y apagarse. Esta misma alta movilidad hace muy prometedor al grafeno para las aplicaciones en las que los transistores deben realizar conmutaciones a velocidades sumamente rápidas, como es el caso del procesamiento de las señales de frecuencias muy altas.