p Usando cálculos de supercomputador em grande escala, pesquisadores analisaram como a colocação de contatos metálicos no grafeno muda as propriedades de transporte de elétrons do material como um fator do comprimento da junção, largura e orientação. Acredita-se que o trabalho seja o primeiro estudo quantitativo do transporte de elétrons através das junções metal-grafeno a examinar modelos anteriores com detalhes significativos. p Informações sobre as maneiras pelas quais os contatos de metal afetam o transporte de elétrons no grafeno serão importantes para os cientistas que estudam o material - e para os projetistas que podem um dia fabricar dispositivos eletrônicos a partir do material de rede de carbono.

p "Dispositivos de grafeno terão que se comunicar com o mundo externo, e isso significa que teremos que fabricar contatos para transportar corrente e dados, "disse Mei-Yin Chou, professor e chefe de departamento na Escola de Física do Instituto de Tecnologia da Geórgia. "Quando eles colocam contatos de metal no grafeno para medir as propriedades de transporte, pesquisadores e projetistas de dispositivos precisam saber que podem não estar medindo as propriedades intrínsecas do grafeno puro. O acoplamento entre os contatos e o material deve ser levado em consideração. "

p Informações sobre os efeitos dos contatos de metal no grafeno foram relatadas no jornal Cartas de revisão física em 19 de fevereiro. A pesquisa foi apoiada pelo Departamento de Energia dos EUA, e envolveu interações com pesquisadores do Centro de Pesquisa e Engenharia de Materiais (MRSEC) apoiado pela National Science Foundation (NSF) na Georgia Tech.

p Em grande escala, cálculos de primeiros princípios feitos em dois centros diferentes de supercomputadores suportados pela NSF, a equipe de pesquisa da Georgia Tech - que incluiu os bolsistas de pós-doutorado Salvador Barraza-Lopez e Mihajlo Vanevic, e o professor assistente Markus Kindermann - conduziram cálculos detalhados em nível atômico de contatos de alumínio cultivados em grafeno.

p Os cálculos estudaram dois contatos com até 14 nanômetros de distância, com grafeno suspenso entre eles. Em seus cálculos, os pesquisadores permitiram que o alumínio crescesse como faria no mundo real, em seguida, estudou como a transferência de elétrons foi induzida na área ao redor dos contatos.

p "As pessoas têm conseguido criar modelos fenomenológicos que usam para descobrir quais são os efeitos dos contatos metálicos, "Chou explicou." Nossos cálculos avançaram alguns passos porque construímos contatos átomo por átomo. Construímos contatos resolvidos atomisticamente, e fazendo isso, resolvemos esse problema no nível atômico e tentamos fazer tudo consistente com a mecânica quântica. "

p Como os metais normalmente têm elétrons em excesso, anexar fisicamente os contatos ao grafeno causa uma transferência de carga do metal. A carga começa a ser transferida assim que os contatos são construídos, mas no final das contas os dois materiais alcançam o equilíbrio, Disse Chou.

p O estudo mostrou que a transferência de carga nos terminais e na seção independente do material cria uma assimetria elétron-buraco na condutância. Para leads suficientemente longos, o efeito cria dois mínimos de condutância nas energias dos pontos de Dirac para as regiões suspensas e fixas do grafeno, de acordo com Barraza-Lopez.

p "Esses resultados podem ser importantes para o projeto de futuros dispositivos de grafeno, ", disse ele." Os efeitos de borda e o impacto da largura do nanofibra foram estudados em detalhes significativos, mas os efeitos da transferência de carga nos contatos podem ser tão importantes quanto. "

p Os pesquisadores modelaram o alumínio, mas acredito que seus resultados se aplicarão a outros metais, como cobre e ouro, que não formam ligações químicas com o grafeno. Contudo, outros metais, como cromo e titânio, alteram quimicamente o material, portanto, os efeitos que eles têm no transporte de elétrons podem ser diferentes.

p Além das novas informações fornecidas pelos cálculos, a pesquisa ainda propõe modelos quantitativos que podem ser usados ​​em certas circunstâncias para descrever o impacto dos contatos.

p "Modelos anteriores eram baseados em percepções físicas, mas ninguém realmente sabia com que fidelidade eles descreveram o material, "Kindermann disse." Este é o primeiro cálculo para mostrar que esses modelos anteriores se aplicam em certas circunstâncias para os sistemas que estudamos. "

p Os dados do estudo podem um dia ajudar os projetistas de dispositivos a projetar circuitos de grafeno, ajudando-os a entender os efeitos que estão vendo.

p "Quando modificamos o grafeno, precisamos entender quais mudanças ocorrem como resultado da adição de materiais, "acrescentou Chou." Esta é uma pesquisa realmente fundamental para entender esses efeitos e ter uma previsão numérica do que está acontecendo. Estamos ajudando a entender a física básica do grafeno. "