Físicos Descobrem Forma de Modificar a Estrutura do Grafeno

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Três camadas de grafeno empilhadas. Crédito da imagem: Pablo San-Jose ICMM-CSI

Uma equipe de físicos da Universidade do Arizona descobriu como mudar a estrutura cristalina do grafeno, conhecido comumente como grafite de lápis, com um campo elétrico. Um importante passo em direção ao possível uso do grafeno em microprocessadores que seriam menores e mais ágeis do que os atuais, baseados em silício.

O grafeno consiste em “folhas” extremamente finas de grafite: ao escrever com um lápis, folhas de grafeno descamam do núcleo de grafite do lápis e ficam no papel, por exemplo. Se for colocado em um Microscópio eletrônico de varredura de alta potência, o grafeno revela sua estrutura semelhante a uma folha de átomos de carbono com ligações cruzadas, assemelhando-se a fios.

Quando submetidos a um campo elétrico, partes do material deixam de se comportar como um metal, e passam a agir como um semicondutor, descobriram os físicos da Universidade.

Grafeno é o material mais fino do mundo, tendo que ser utilizado 300,000 folhas para atingir a espessura de um cabelo humano ou de uma folha de papel. Cientistas e engenheiros estão interessados nele pelas possíveis aplicações em dispositivos microeletrônicos, na esperança de impulsionar-nos da “Idade do Silício” para a “Idade do Grafeno”. A parte difícil é controlar o fluxo de elétrons através do material, um pré-requisito necessário para implementá-lo em qualquer tipo de circuito eletrônico.

Brian LeRoy, professor de física associado da Universidade do Arizona, e seus colaboradores superaram um obstáculo em direção a esse objetivo ao mostrar que um campo elétrico é capaz de controlar a estrutura cristalina do grafeno de três camadas.

A maioria dos materiais requerem altas temperaturas, pressão ou ambos para alterar a sua estrutura cristalina,que é a razão do grafite não ligar-se espontaneamente com o diamante, ou vice-versa.

“É extremamente raro que um material mude sua estrutura cristalina apenas por ser aplicado um campo elétrico ,” LeRoy disse. “Fazer o grafeno de três camadas é um método excepcionalmente único que poderia ser utilizado para criar novos aparatos.”

Três camadas de grafeno podem ser empilhadas em apenas duas maneiras. Isso é análogo ao empilhar camadas de bolas de bilhar em uma estrutura triangular, com as bolas representando os átomos de carbono.

Varredura eletrônica do grafeno
Usando um microscópio de varredura eletrônica, LeRoy e seus colaboradores foram capazes de avançar as fronteiras da utilização do grafeno. Crédito da imagem: Pablo San-Jose ICMM-CSI

Artigo publicado na Nature com o  título Electric Field Control of Soliton Motion and Stacking in Trilayer Graphene.

Texto publicado pelo Phys com o título Physicists discover how to change the crystal structure of graphene.

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