p Usando fitas de grafeno de larguras inimaginavelmente pequenas - apenas vários átomos de diâmetro - um grupo de pesquisadores da Universidade de Wisconsin-Milwaukee (UWM) encontrou uma nova maneira de "ajustar" o material maravilhoso, fazendo com que o condutor de eletricidade extremamente eficiente atue como um semicondutor. p Em princípio, seu método para produzir essas fitas estreitas - em uma largura aproximadamente igual ao diâmetro de uma fita de DNA humano - e manipular a condutividade elétrica das fitas poderia ser usado para produzir nanodispositivos.

p Grafeno, uma folha de átomos de carbono com um átomo de espessura, é elogiado por seu alto potencial para produzir dispositivos em nanoescala e fornecer computação em velocidade quântica. Mas antes que possa ser aplicado à nanotecnologia, os pesquisadores devem primeiro encontrar um método fácil de controlar o fluxo de elétrons a fim de conceber até mesmo um simples botão liga-desliga.

p "As nanofitas são sistemas modelo para estudar os efeitos da nanoescala no grafeno, mas obter uma largura de fita abaixo de 10 nanômetros e caracterizar seu estado eletrônico é bastante desafiador, "diz Yaoyi Li, um pesquisador de pós-doutorado em física da UWM e primeiro autor de um artigo publicado em 2 de julho na revista Nature Communications .

p Ao obter imagens das fitas com microscopia de tunelamento, pesquisadores confirmaram o quão estreita a largura da fita deve ser para alterar as propriedades elétricas do grafeno, tornando-o mais sintonizável.

p "Descobrimos que a transição acontece a três nanômetros e as mudanças são abruptas, "diz Michael Weinert, um físico teórico da UWM que trabalhou no projeto apoiado pelo Departamento de Energia com o físico experimental Lian Li. "Antes deste estudo, não houve nenhuma evidência experimental de qual é a largura do início desses comportamentos. "

p A equipe também descobriu que quanto mais estreita fica a fita, mais "sintonizáveis" são os comportamentos do material. As duas bordas de uma fita tão estreita são capazes de interagir fortemente, essencialmente transformando a fita em um semicondutor com qualidades sintonizáveis ​​semelhantes às do silício.

p O primeiro obstáculo

p Os métodos atuais de corte podem produzir larguras de fita de cinco nanômetros, ainda muito amplo para atingir o estado ajustável, diz Yaoyi Li. Além de produzir fitas mais estreitas, qualquer nova estratégia de corte que eles planejassem também teria que resultar em um alinhamento direto dos átomos nas bordas da fita, a fim de manter as propriedades elétricas, ele adiciona.

p Portanto, a equipe UWM usou nanopartículas de ferro em cima do grafeno em um ambiente de hidrogênio. O ferro é um catalisador que faz com que os átomos de hidrogênio e carbono reajam, criando um gás que grava uma trincheira no grafeno. O corte é realizado pelo controle preciso da pressão do hidrogênio, diz Lian Li.

p A nanopartícula de ferro se move aleatoriamente pelo grafeno, produzindo fitas de várias larguras - incluindo algumas tão finas quanto um nanômetro, ele diz. O método também produz arestas com átomos alinhados corretamente.

p Existe uma limitação para o método de corte da equipe, e isso tem a ver com onde as bordas são cortadas. Os átomos do grafeno são organizados em uma estrutura de favo de mel que, dependendo da direção do corte, produz uma borda em "formato de poltrona" ou em "ziguezague". Os comportamentos semicondutores que os pesquisadores observaram com seu método de corrosão só ocorrerão com um corte na configuração em zigue-zague.

p Manipulando para função

p Quando cortado, os átomos de carbono nas bordas das fitas resultantes têm apenas dois dos três vizinhos normais, criando um tipo de ligação que atrai átomos de hidrogênio e encurrala elétrons para as bordas da fita. Se a fita for estreita o suficiente, os elétrons em lados opostos ainda podem interagir, criando um comportamento elétrico semicondutor, diz Weinert.

p Os pesquisadores agora estão experimentando saturar as bordas com oxigênio, ao invés de hidrogênio, para investigar se isso muda o comportamento elétrico do grafeno para o de um metal.

p Adicionar função às nanofitas de grafeno por meio desse processo poderia tornar possível o objetivo desejado de componentes de escala atômica feitos do mesmo material, mas com diferentes comportamentos elétricos, diz Weinert.