Os pesquisadores da Universidade de Maryland (UMD) fizeram uma descoberta revolucionária na pesquisa do grafeno que poderia fornecer um ambiente de teste para a compreensão de como os elétrons se movem em campos magnéticos extremamente altos. Desde sua descoberta em 2004, o grafeno se tornou uma celebridade no mundo da física e da ciência dos materiais devido às suas propriedades físicas notáveis.

Um dos materiais mais finos e fortes já feitos na terra, com incríveis poderes de condutividade, o grafeno rapidamente se tornou um dos materiais mais versáteis descobertos. A pesquisa relacionada ao grafeno está atualmente alimentando novas aplicações potencialmente revolucionárias em tudo, desde eletrônicos mais rápidos, tecnologia vestível e roupas inteligentes para melhor armazenamento de energia, sensores e dispositivos médicos. E agora, engenheiros mecânicos do UMD podem ter encontrado uma maneira de torná-lo ainda mais poderoso.

O aluno de pós-graduação Shuze Zhu e o professor associado Teng Li (link is external), junto com o colaborador do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) Joseph Stroscio, desenvolveram um modelo teórico que demonstra como moldar e esticar o grafeno para criar um poderoso força magnética ajustável e sustentável.

Quando esticado, ou tenso, Os elétrons do grafeno se comportam como se estivessem em um forte campo magnético. Este chamado efeito pseudomagnético pode abrir novas possibilidades na eletrônica de grafeno, Mas por enquanto, os pesquisadores só foram capazes de induzir tais pseudocampos que foram altamente localizados e precisam de condições de carregamento peculiares que são proibitivas de realizar na prática. Contudo, Os pesquisadores de Maryland podem ter explicado como dar forma a uma fita de grafeno de modo que simplesmente puxar suas duas extremidades produza um campo pseudomagnético uniforme. E com as tecnologias atuais de nanofabricação, a equipe está confiante de que em breve será capaz de fazer a transição de seu modelo teórico para uma realidade de design.

"Nossas descobertas revelam uma solução fácil, porém eficaz, para atingir um campo pseudomagnético extremamente alto em um grafeno planar por um trecho simples, "disse o líder da pesquisa, o professor associado Teng Li.

Em 2010, pesquisadores descobriram acidentalmente que, ao lidar com uma rede bidimensional de grafeno, um pequeno triangular, forma de bolha criada no material causou um campo pseudomagnético na pequena bolha de até 300 Tesla - muito além do que pode ser alcançado com ímãs de laboratório estáveis. O recorde atual de um campo magnético produzido em laboratório é de apenas 85 tesla por menos de uma pequena fração de segundo.

Embora pareça simples esticar um material em duas direções - como puxar as pontas de um elástico - a equipe descobriu que a folha de grafeno não precisava apenas ser esticada, mas que a folha também deve ter um formato específico. Um retângulo simples ou quadrado de grafeno, quando esticado, não criaria um campo pseudomagnético.

Mas quando o grafeno foi moldado em uma forma cônica como um trapézio ou flâmula, puxar as pontas produz uma tensão que aumenta constantemente ao longo do comprimento da fita, e este gradiente de deformação constante dá um uniforme, e controlável, campo pseudomagnético. E quanto mais tensão aplicada ao material, quanto maior for a força magnética. O modelo da equipe, que foi verificado em três modelos computacionais, prevê uma magnitude de campo ajustável de zero a 200 Tesla.

Este tipo de campo pseudomagnético controlado cria o potencial para novas maneiras de estudar o movimento dos elétrons em um campo magnético alto controlável. Atualmente, não existe um método sustentável para gerar campos magnéticos desta magnitude. Os campos induzidos - se tornados mais uniformes espacialmente - podem potencialmente permitir novos conceitos de eletrônica, como "Valleytronics, "em que os elétrons se separam entre diferentes vales na estrutura da banda de grafeno.