Estudio computacional sobre el desarrollo de dispositivos basados en Grafeno

Abstract

Grafeno es un material prometedor para muchas aplicaciones tecnológicas. Para llevar a cabo estas aplicaciones, nuevas técnicas de fabricación que permitan un control preciso de las propiedades físicas, así como integración a gran escala entre dispositivos individuales son necesarias. En este trabajo, se realizan una serie de estudios para desarrollar dispositivos basados en grafeno. Usando dinámica molecular estudiamos un método de fabricación tipo “bottom-up“, analizamos el plegamiento controlado de las estructuras de grafeno impulsado por las interacciones moleculares con nano-gotas de agua considerando dos casos: en uno analizamos el plegado de varias estructuras de grafeno en suspensión y en el otro caso interacciones con sustratos tales como Si02, HMDS y IPA sobre SiO2. Cuando el grafeno está sobre SiO2, la atracción entre el grafeno y el sustrato impide el plegado, pero si el sustrato tiene HMDS o IPA, la interacción entre el grafeno y el sustrato es débil, y dependiendo de la geometría del grafeno, el plegado es posible. También analizamos el uso de nano-capsulas de carbono como dispositivos de administración de drogas terapéuticas. También se evalúan las características de los dispositivos basados en grafeno, modelamos los modos de vibración de flexión de cintas de grafeno con dimensiones diferentes. Las frecuencias resonantes de las cintas y la relación entre el tamaño de la cinta y sus frecuencias resonantes son calculadas. La interacción de un dispositivo vibrónico de grafeno con moléculas agua y IPA son simuladas y demuestran que este dispositivo puede ser utilizado como un sensible sensor vibrónico molecular que es capaz de distinguir la naturaleza química de la molécula detectada. Además, las propiedades eléctricas del dispositivo vibrónico de grafeno con borde tipo sillón y tipo zig-zag se calculan, esta última tiene el potencial para generar señales eléctricas THz como se demuestra en este trabajo.