Modelización Ab-Initio de nanosistemas basados en grafeno y heteroestructuras espintrónicas

Abstract

Graphene is a bidimensional of carbon allotrope, with unique physical and chemical properties. The graphene is a flexible material, lightweight, transparent, with high charge mobility and high surface area, among others. Since the experimentally obtainment of graphene in 2004 by Andre Geim and Konstantin Novoselov, the graphene has become in a promising material with applications in electronic, bioingner, biomedicine and nanotechnology. Particularly, in the biosensors building, the graphene is a material with numerous advantages: is sensitive, have a low electronic noise and is biocompatible. In this work we have studied theoretically the effects in the electronics properties of the graphene due to the adsorption process with ten amino acids. We have modeled a device with two graphene based-leads (source R and drain L) connected to a graphene channel. According to the amino acid adsorbed on the channel, we can modeled the effect in the electric properties due to the charge transfer, the doping concentration and the formation of the local dipoles. We calculated thecharacteristic transmission and current voltage curves (we considered positives and negatives polarization voltages: between -2 and 2 V).

El grafeno es un alótropo bidimensional del carbono, con propiedades físicas y químicas excepcionales, es un material flexible, liviano, transparente, con alta movilidad de carga y gran área superficial, entre otras. Desde su obtención experimental en el 2004 por Andre Geim y Konstantin Novoselov, hasta la fecha, ha sido un material prometedor con múltiples aplicaciones en campos como la electrónica, bioingeniería, biomedicina y nanotecnología. Particularmente, en la construcción de biosensores, el grafeno es un material que ofrece muchas ventajas, ya que, es sensible, selectivo, de bajo ruido electrónico intrínseco y además, biocompatible. En este trabajo se estudiaron teóricamente los efectos que produce la fisisorción de diez aminoácidos en las propiedades electrónicas del grafeno, para evaluar su eventual aplicación en un detector de aminoácidos. Para ello se modeló un dispositivo que comprende dos electrodos de grafeno (fuente R y drenaje L) conectados a un canal de grafeno. Dependiendo del aminoácido adsorbido sobre el canal, se pueden modelar los efectos en las propiedades eléctricas, debido a las diferencias en la transferencia de carga, la concentración de dopaje, el tipo de dopante y la generación de dipolos eléctricos locales. Se calcularon las curvas de transmisión y de corriente-voltaje características de cada sistema, considerando voltajes de polarización positivos y negativos (entre -2 y 2 V).