Argia harrapatuta grafenoaren gainazalean

Korronte elektrikoaren ordez, argia. Hori da gaurko mikroelektronika hobetzeko proposatu diren aukeretako bat. Argia elektroiak baino azkarragoa da, baina, fotoiek karga elektrikorik ez dutenez, zaila da elektrikoki kontrolatzea. Erronka horri aurre egin dio DIPC, CFM, Grafenea eta CICNanoGUNE zentroetako fisikari-talde batek, Gipuzkoan, Bartzelonako ICFO eta Madrilgo IQFR zentroetako fisikariekin batera. Emaitzak gaur argitaratu ditu Nature aldizkariak. Fisikariek grafeno materiala erabili dute argi infragorria plasmoi izeneko egitura batean harrapatzeko eta nahi moduan kontrolatu ahal izateko.

“Elektroien eta argiaren arteko nahaste bat da”, azaltzen du Ralph Hillenbrand-ek, lan honetako ikertzaile nagusiak. Argiak tamaina-mugak ditu. Argi-mota jakin baten uhinek luzera jakin bat dute, eta prozedura optikoen bitartez ezin da uhin-luzera horren erdia baino zehaztasun handiagoarekin kontrolatu.

Baina, horretarako, kontrolatu nahi den argi-izpia beste zerbait bihurtu behar da, plasmoi bat alegia. Izpia gainazal batera bideratu, eta akoplamendu bat sortu dute fisikariek hango elektroiekin. Elkarrekintza kolektiboa dela esaten dute. Eta elkarrekintza horrek uhin batek bezala jokatzen du. Argia elektroien uhin horretan harrapatuta dago. Plasmoi bat da. Gainera, gainazalari potentzial-diferentzia bat aplikatuta elektroi gehiago edo gutxiago sar dakioke plasmoiari, eta haren uhin-luzera, anplitudea eta posizioa manipula daitezke. “Horrela txikitu daiteke uhin–luzera: elektrikoki. Oso interesgarria da hori. 40 aldiz txikiago egin dezakegu uhin-luzera”, dio Hillenbrandek. Argi infragorritik abiatu dira —mikraren tamainako uhin-luzera du horrek—, eta nanometro batzuetako plasmoia sortu dute.

Hala ere, edozein gainazalek ez du balio. Gipuzkoako fisikariek grafenoa erabili dute, azkenaldian fisikaren arlo askotan modan dagoen material bat. Karbono-atomoen geruzak ditu osagai, atomo bakarreko lodierakoak, eta haren elektroiak bi dimentsioko gas-hodei baten itxuran antolatuta daude. “Bidimentsionaltasun horrengatik, adibidez,  elektroiek ez dute metal baten gainazalean bezala jokatzen. Edozein bihurrikeria eragiteko aukera ematen dizu”.

Argiak grafenoaren gainazalean eragiten duen plasmoiaren irudia. Goialdeko taularen eta punta zorrotzaren bitartez adierazita dago SNOM mikroskopioa, alegia, plasmoia ikusi ahal izateko tresna. Arg. CICnanoGUNE©

Argi-uhina harrapatu, txikiago egin eta, nahi izanez gero, desagerraraz dezakete teknika horren bitartez. Modu horretan, etengailu bat egin daiteke; eta potentzial-diferentzia aldatuta transistore baten jokabidea simulatu dezakete. Gero, plasmoitik argia igor daiteke, adibidez, argiak zirkuitu optiko batean aurrera egin dezan. Hortaz, gaur egun grafenozko osagaiak dira zirkuitu horietan txertatzeko dagoen aukera onena.

Ideia ez da berria; aspaldian proposatu zuten fisikari batzuek plasmoiak sor daitezkeela grafenoaren gainazalean. “Orain arte inork ez ditu plasmoiak ikusi. Zeharkako neurketak izan dira, baina guk eta Estatu Batuetako talde batek, aldi berean, lortu dugu plasmoiak zuzenean ikustea”, azaltzen du Hillenbrandek. Hain zuzen, horretarako propio prestatu dute SNOM izeneko mikroskopio bat. “Munduan bakarra da, eta gure taldean garatu dugu”. CICnanoGUNEko fisikarien lana izan da, ia beste ezein motatako mikroskopioarekin ezin baitira plasmoiak ikusi.

Hillenbrandek nabarmendu nahi izan du lan teorikoa izan dela. Hala ere, ateak irekitzen ditu aplikazioetarako: “Orain, badakigularik uhin horiek existitzen direla, jendeak sinetsi dezake hori, eta uhin horiekin erabiltzen dituzten gailuak egiteari ekin diezaiokete”.