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Proyectos de investigación

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Controlando el magnetismo y transporte eléctrico en muestras de grafeno caracterizadas a la escala atómica

XVIII Concurso Nacional para la Adjudicación de Ayudas a la Investigación en Ciencias de la Vida y de la Materia

Grafeno, fundamentos y aplicaciones

Investigador Principal: Iván Brihuega Álvarez

Centro de investigación o Institución: Universidad Autónoma de Madrid.

Sinopsis

Nuestro proyecto ambiciona caracterizar y manipular, con precisión atómica, el magnetismo inducido en grafeno mediante átomos de hidrógeno, pudiendo estudiar a su vez el transporte eléctrico en dichas muestras.

Gracias al proyecto, hemos construido un nuevo microscopio de efecto túnel (STM), específicamente diseñado para medir con resolución atómica la misma región de la muestra desde 4K hasta 400K, así como para posicionarse, con precisión de unas pocas micras, en una zona determinada de la muestra.

En paralelo a la construcción del nuevo sistema, se ha empleado un STM que opera a 4K para evaluar en qué sistemas de grafeno y bajo qué condiciones emerge el momento magnético tras la adsorción de átomos de H. Se ha visto que en los sistemas consistentes en multicapas de grafeno apiladas, el momento magnético asociado al átomo de hidrógeno emerge siempre que la muestra sea neutra eléctricamente. Cuando la capa de grafeno se sitúa sobre un metal la situación es diferente, pudiendo existir o no el momento magnético dependiendo de la interacción específica grafeno-metal.

Así mismo se ha demostrado que es posible emplear el STM para manipular de forma colectiva un gran número de átomos de hidrógeno con una precisión inferior al nanómetro. Esto permite crear de forma selectiva  barreras para el transporte electrónico en grafeno pudiendo así confinar a voluntad las quasipartículas de Dirac sin masa existentes en dicho material.

Se ha desarrollado una nueva metodología, basada en los patrones de interferencia cuánticos originados por átomos de H en grafeno para obtener, por primera vez,  una medida local de la fase de Berry en grafeno.

Finalmente, se ha inducido superconductividad en grafeno mediante el efecto de proximidad con islas de Pb. esto ha permitido ver estados de YSR en fronteras de grano demostrando de manera irrefutable la existencia de magnetismo en las mismas. 

 

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