Los materiales bidimensionales, como el grafeno, guardan la promesa de proporcionar propiedades electroópticas únicas para fototransistores, fotoantenas o convertidores de energía, pero pocos han demostrado las propiedades que está desvelando la red bidimensional de base fósforo, denominada «Black Phosphorus».
El fósforo negro es una estructura compuesta de fósforo puro con una estructura similar al grafito, y en última instancia puede ser exfoliado hasta estructuras de espesor de una o varias capas monoatómicas, similar al grafeno. En ese caso, es denominado «Fosforeno».
La principal ventaja del fosforeno respecto al grafeno, es que posee de forma natural un bandgap electrónico, que es controlable además, pues depende del número de capas apiladas en la estructura (entre los 2 eV para monocapa, hasta los 0.3 eV para el bulk).
Esta enorme ventaja hace que sea objeto de un intenso estudio para sustituir al Grafeno en diversos dispositivos fotónicos, superando a otros materiales como el MoS2 en aplicaciones optoelectrónicas. En particular, ha sido investigado como absorbedor saturable para generación pasiva de pulsos ultracortos en láseres de fibra, disponiendo de un gran ancho de banda y siendo demostrada la generación de solitones ópticos de menos de 300 fs, en diversas longitudes de onda.
El fosforeno como absorbedor saturable, demuestra además excelente dinámica de relajación (periodo de recuperación entorno a 20 fs, mejor que cualquier sistema SESAM disponible).
Por último, la posibilidad de ajustar un bandgap pequeño manteniendo una alta mobilidad de portadores y ratios on/off superiores a 104, hace posible configurarlo tanto como material tipo-p como tipo-n. Con eso, pueden construirse fototransistores de efecto campo, y otras estructuras electrónicas de altísimo interés como sensores, generadores de luz, colectores de energía, etcétera…
Recientes estudios están ahora explorando las nanocintas de fosforeno como materiales con intensos efectos plasmónicos en infrarrojo medio. Estas líneas de investigación están aún en su infancia, y el fosforeno por el momento sólo se fabrica por exfoliación de fósforo negro, pero puede preverse un futuro brillante para este material 2D.
