p Os pesquisadores da Rutgers descobriram novas propriedades eletrônicas em folhas bidimensionais de átomos de carbono chamadas grafeno que poderiam um dia ser o coração de dispositivos eletrônicos rápidos e poderosos. p As novas descobertas, anteriormente considerado possível pelos físicos, mas só agora sendo visto em laboratório, mostram que os elétrons no grafeno podem interagir fortemente uns com os outros. O comportamento é semelhante à supercondutividade observada em alguns metais e materiais complexos, marcado pelo fluxo de corrente elétrica sem resistência e outras propriedades incomuns, mas potencialmente úteis. No grafeno, este comportamento resulta em uma nova fase de matéria semelhante a líquido que consiste em quase-partículas carregadas fracionariamente, em que a carga é transportada sem dissipação.

p Em um artigo publicado online pela prestigiosa revista científica Natureza e programado para publicação impressa nas próximas semanas, a professora de física Eva Andrei e seus colegas da Rutgers observam que a forte interação entre os elétrons, também chamado de comportamento correlacionado, não foi observada no grafeno, apesar de muitas tentativas de persuadi-lo. Isso levou alguns cientistas a questionar se o comportamento correlacionado poderia ser possível no grafeno, onde os elétrons são partículas sem massa (ultra-relativísticas) como fótons e neutrinos. Na maioria dos materiais, elétrons são partículas que têm massa.

p "Nosso trabalho demonstrou que as falhas anteriores em observar o comportamento correlacionado não eram devido à natureza física do grafeno, "disse Eva Andrei, professor de física na Rutgers School of Arts and Sciences. "Em vez, era por causa da interferência do material que sustentava as amostras de grafeno e o tipo de sondas elétricas usadas para estudá-lo. "

p Esta descoberta deve encorajar os cientistas a buscarem ainda mais o grafeno e materiais relacionados para futuras aplicações eletrônicas, incluindo substituições para materiais semicondutores baseados em silício de hoje. Os especialistas do setor esperam que a tecnologia de silício alcance os limites fundamentais de desempenho em pouco mais de uma década.

p Os físicos de Rutgers descrevem ainda como observaram o comportamento coletivo dos portadores de carga ultrarrelativística do grafeno por meio de um fenômeno conhecido como efeito Hall quântico fracionário (FQHE). O FQHE é visto quando os portadores de carga estão confinados a se mover em um plano bidimensional e estão sujeitos a um campo magnético perpendicular. Quando as interações entre esses portadores de carga são suficientemente fortes, eles formam novas quase-partículas com uma fração da carga elementar de um elétron. O FHQE é a assinatura quintessencial do comportamento fortemente correlacionado entre as partículas portadoras de carga em duas dimensões.

p O FHQE é conhecido por existir em semicondutores, sistemas de elétrons bidimensionais, onde os elétrons são partículas massivas que obedecem à dinâmica convencional versus a dinâmica relativística de partículas sem massa. Contudo, não era óbvio até agora que os elétrons ultra-relativísticos no grafeno seriam capazes de exibir fenômenos coletivos que dão origem ao FHQE. Os físicos da Rutgers ficaram surpresos com o fato de o FHQE no grafeno ser ainda mais robusto do que em semicondutores padrão.

p Os cientistas fazem adesivos de grafeno esfregando grafite - o mesmo material da grafite comum - em um wafer de silício, que é uma fina fatia de cristal de silício usada para fazer chips de computador. Em seguida, eles executam caminhos elétricos para os remendos de grafeno usando técnicas comuns de fabricação de circuitos integrados. Enquanto os cientistas foram capazes de investigar muitas propriedades do dispositivo eletrônico de grafeno resultante, eles não foram capazes de induzir o desejado efeito Hall quântico fracionário.

p Andrei e seu grupo propuseram que impurezas ou irregularidades na fina camada de dióxido de silício subjacente ao grafeno estavam impedindo os cientistas de alcançar as condições exatas de que precisavam. O colega de pós-doutorado Xu Du e o estudante de graduação Anthony Barker foram capazes de mostrar que a decapagem de várias camadas de dióxido de silício abaixo das manchas de grafeno essencialmente deixa uma tira de grafeno intacta suspensa no ar pelos eletrodos. Isso permitiu ao grupo demonstrar que os portadores em grafeno suspenso essencialmente se propagam balisticamente, sem espalhamento de impurezas. Outra etapa crucial era projetar e fabricar uma geometria de sonda que não interferisse nas medições, como Andrei suspeitava que as primeiras estavam fazendo. Essas etapas provaram ser decisivas para observar o comportamento correlacionado no grafeno.

p Nos últimos meses, outros grupos de pesquisa acadêmica e corporativa relataram técnicas de produção de grafeno simplificadas, que irá impulsionar mais pesquisas e aplicações potenciais.

p Fonte:Rutgers University (notícias:web)