De esta forma los globos de grafeno muestran sus colores.

Los investigadores de la insignia del grafeno han encontrado una nueva aplicación potencial para el grafeno: pixeles mecánicos.


Impresión artística que muestra los colores de los globos de grafeno. Bajo las grandes deformaciones, aparecen anillos de Newton. Crédito:Universidad técnica de Delft

Al aplicar una diferencia de presión a través de membranas de grafeno, el color percibido del grafeno puede ser cambiado de puesto continuamente de rojo a azul. Este efecto podría ser aprovechado para el uso como píxeles de colores en e-readers y demás pantallas de baja potencia. La investigación fue un esfuerzo de colaboración de investigadores de TU Delft, Países Bajos y de Graphenea, España, y el estudio ha sido publicado recientemente en la revista Nano Letters.

 

En los dispositivos globo de grafeno, una doble capa de grafeno de dos átomos de grosor se deposita encima de guiones circular cortados en silicio. Las membranas de grafeno encierran aire dentro de las cavidades, y la posición de las membranas puede cambiarse mediante la aplicación de una diferencia de presión entre el interior y el exterior. Cuando las membranas están más cercanas del silicio parecen azules; Cuando las membranas están empujadas lejos parecen rojas.

El efecto de cambio de color se presenta de la interferencia entre las ondas de luz reflejadas desde el fondo de la cavidad y la membrana en la parte superior. Estos reflejan las ondas que interfieren constructivamente o destructivamente dependiendo de la posición de la membrana, ya sea sumando o por la cancelación de diferentes partes del espectro de luz blanca. Esta interferencia aumenta o reduce ciertos colores en la luz reflejada.
 

El Dr. Samer Houri, un investigador de TU Delft, condujo el trabajo de salida. "Al principio, no prestamos atención a los colores de las membranas porque el grafeno es incoloro cuando está aislado. Sin embargo, observando los anillos de Newton  notó su color cambia con el tiempo,"dijo. Cuando las membranas están muy deformadas, su color no es homogéneo, pero en cambio aparecen anillos circulares. Estos anillos se llaman anillos de Newton en honor a Sir Isaac Newton, quien estudió en 1717.

 

Cartamil-Bueno Santiago es estudiante de doctorado en TU Delft, que llevó a cabo el trabajo experimental y fue el primero en observar el cambio de color. "No sólo esto aporta la técnica de colorimetría para la caracterización de grafeno suspendido, que es útil para las empresas desarrollar sensores mecánicos de grafeno, pero también proporciona un medio para implementar la tecnología de pantalla basada en la modulación de la interferometría," dice Cartamil Bueno.

La modulación de la interferometría, o IMOD, se emplea en las pantallas que tienen requisitos de bajo consumo de energía, tales como relojes inteligentes y e-books y está aumentando en importancia para los dispositivos de Internet.

Actualmente, dicha muestra se compone de píxeles mecánicos de materiales de silicio. "En lugar de utilizar otro grafeno, con sus extraordinarias propiedades mecánicas," Cartamil Bueno dice, "un GIMOD (Graphene IMOD) podría drásticamente mejorar el rendimiento – consumo de energía, tiempo de respuesta de píxel, las tasas de fracaso, etc. – al tiempo que permite la integración eléctrica y dispositivos incluso flexibles." Los investigadores están ahora trabajando para controlar el color de las membranas con la electricidad y esperan tener un prototipo de pantalla para el 2017 para la Conferencia Mundial teléfonos móviles en Barcelona.