ZARAGOZA 1 Oct. (EUROPA PRESS) -

Investigadores de la Universidad de Zaragoza y del CSIC han logrado la primera publicación científica con datos obtenidos en los microscopios Titán del Laboratorio de Microscopías Avanzadas de Zaragoza. En el último número de la revista 'Physical Review B' se recoge un trabajo sobre películas ultrafinas de bismuto, un material similar al grafeno, y cuyas propiedades eléctricas podrían permitir aplicaciones en el campo de la nanoelectrónica y espintrónica.

Según ha informado la UZ en un comunicado, ésta es la primera publicación científica que contiene datos obtenidos con los microscopios Titán, que se terminaron de instalar en marzo de 2010 y ya están siendo utilizados de forma regular en sus trabajos científicos por investigadores de Aragón, del resto de España y de varios países europeos. La utilización de los microscopios Titán ha sido indispensable para caracterizar la estructura cristalina y la composición química en la superficie de estos materiales con precisión atómica.

Estos datos además han sido obtenidos por investigadores aragoneses, procedentes tanto del Instituto de Nanociencia de Aragón (Soraya Sangiao, César Magén, Luis Morellón, Ricardo Ibarra) como del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (Noelia Marcano, José María De Teresa).

En este trabajo se han estudiado las propiedades de transporte eléctrico de películas ultra-finas del material bismuto, observándose un comportamiento significativamente diferente al que tiene normalmente este material.

En concreto, los investigadores aragoneses han observado que el comportamiento eléctrico del bismuto viene determinado por una banda electrónica existente en la superficie, y que sólo se hace patente cuando el material tiene un espesor inferior a 15 nanómetros.

Esta banda electrónica de la superficie tiene un desdoblamiento de espín y por lo tanto es potencialmente utilizable en dispositivos espintrónicos, que son aquellos donde se utiliza el espín del electrón, como es el caso de los sensores de magnetorresistencia gigante por los que se concedió el Premio Nobel de Física en 2007 a Albert Fert y Peter Grünberg.

El material bismuto en forma de película ultra-fina comparte similitudes con otro material que se está estudiando extraordinariamente hoy en día, el grafeno, que es el material más fino que uno puede imaginar pues se compone de una única capa de grafito.

La investigación en materiales que puedan comportarse como el grafeno es de gran actualidad, pues mediante un voltaje-puerta se puede controlar la corriente que atraviesa el material, igual que sucede en los transistores basados en semiconductores que sirven hoy en día de base a los circuitos integrados electrónicos.

Hoy en día se han conseguido realizar en el laboratorio transistores basados en grafeno que funcionan a más de 100 GHz, que de implementarse comercialmente podrían revolucionar la industria de circuitos integrados (http://www.graphene-info.com/ibm-developed-100-ghz graphene-rf-transistor-now-works-1-thzones).

La banda electrónica de superficie que confiere a las películas ultrafinas de bismuto sus extraordinarias propiedades de transporte se puede ver afectada negativamente por la oxidación de la superficie del bismuto, y la formación de una película superficial de óxido es un fenómeno habitual en este nanomaterial.

Los microscopios Titán han permitido obtener imágenes con resolución atómica de la estructura cristalina de capas de bismuto de 10 nanómetros de espesor, y determinar mediante análisis químico que el bismuto conserva su estado metálico y que no presenta oxidación alguna de la superficie del material a escala sub-nanométrica.

Estos resultados se han podido obtener gracias a que los microscopios Titán que están equipados con los últimos avances en correctores de aberraciones que permiten obtener imágenes y analizar químicamente los nanomateriales con resolución atómica.