(PhysOrg.com) - Quando a maioria de nós ouve a palavra 'defeito', pensamos em um problema que precisa ser resolvido. Mas uma equipe de pesquisadores da University of South Florida (USF) criou um novo defeito que pode ser uma solução para um desafio crescente no desenvolvimento de futuros dispositivos eletrônicos.

A equipe liderada pelos professores da USF Matthias Batzill e Ivan Oleynik, cuja descoberta foi publicada ontem no jornal Nature Nanotechnology , desenvolveram um novo método para adicionar um defeito estendido ao grafeno, uma folha plana de átomos de carbono com a espessura de um átomo que muitos acreditam poder substituir o silício como material para a construção de praticamente todos os componentes eletrônicos.

Não é simples trabalhar com grafeno, Contudo. Para ser útil em aplicações eletrônicas como circuitos integrados, pequenos defeitos devem ser introduzidos no material. Tentativas anteriores de fazer os defeitos necessários provaram ser inconsistentes ou produziram amostras em que apenas as bordas de tiras finas de grafeno ou nanofitas de grafeno possuíam uma estrutura de defeito útil. Contudo, Bordas atomicamente afiadas são difíceis de criar devido à aspereza natural e à química descontrolada das ligações pendentes nas bordas das amostras.

A equipe da USF agora encontrou uma maneira de criar um defeito estendido com vários átomos, contendo anéis de carbono octogonais e pentagonais embutidos em uma folha de grafeno perfeita. Este defeito atua como um fio metálico quase unidimensional que conduz facilmente a corrente elétrica. Esses defeitos podem ser usados ​​como interconexões metálicas ou elementos de estruturas de dispositivos de carbono, eletrônica em escala atômica.

Então, como a equipe fez isso? O grupo experimental, guiado pela teoria, usou as propriedades de auto-organização de um substrato de níquel de cristal único, e usou uma superfície metálica como andaime para sintetizar duas meias-folhas de grafeno transladadas uma em relação à outra com precisão atômica. Quando as duas metades se fundem no limite, eles formaram naturalmente um defeito de linha extenso. Tanto a microscopia de varredura por tunelamento quanto os cálculos de estrutura eletrônica foram usados ​​para confirmar que este novo defeito de carbono unidimensional possuía um estrutura atômica periódica, bem como propriedades metálicas dentro da faixa estreita ao longo do defeito.

Esse minúsculo fio pode ter um grande impacto no futuro dos chips de computador e na miríade de dispositivos que os utilizam. No final do século 20, engenheiros de computação descreveram um fenômeno chamado Lei de Moore, que afirma que o número de transistores que podem ser construídos de forma econômica em um processador de computador dobra aproximadamente a cada dois anos. Esta lei provou ser correta, e a sociedade tem colhido os benefícios à medida que os computadores se tornam mais rápidos, menor, e mais barato. Nos últimos anos, Contudo, alguns físicos e engenheiros passaram a acreditar que, sem novos avanços em novos materiais, podemos em breve chegar ao fim da Lei de Moore. À medida que os transistores baseados em silício são reduzidos à menor escala possível, encontrar maneiras de embalar mais em um único processador torna-se cada vez mais difícil.

Fios metálicos em grafeno podem ajudar a sustentar a taxa de tecnologia de microprocessador prevista pela Lei de Moore no futuro. A descoberta da equipe da USF, com o apoio da National Science Foundation, pode abrir a porta para a criação da próxima geração de dispositivos eletrônicos usando novos materiais. Esta nova descoberta estará disponível imediatamente em novos nano-dispositivos? Talvez não de imediato, mas pode fornecer uma etapa crucial no desenvolvimento de sistemas menores, ainda mais poderoso, dispositivos eletrônicos em um futuro não muito distante.