(PhysOrg.com) - "Uma das esperanças que as pessoas têm para o grafeno está nos dispositivos eletrônicos. É visto como uma possível substituição do silício, devido às suas propriedades únicas, "Herb Fertig diz PhysOrg.com . O grafeno conduz bem, e é fácil esfriar, tornando-o ideal para uso em dispositivos eletrônicos continuamente diminuindo de tamanho. Contudo, os cientistas ainda precisam entender algumas das propriedades do grafeno, incluindo como controlar o fluxo de elétrons. “Em silício, “A Fertig continua, “existe uma lacuna de energia que pode ser explorada para manipular o fluxo de elétrons. O grafeno é um bom condutor, mas é menos claro como controlar os elétrons. "

Em um esforço para entender melhor algumas das propriedades do grafeno, Fertig, um professor da Universidade de Indiana, trabalhou com Jianhui Wang, um estudante da Universidade de Indiana, e o Professor Ganpathy Murthy da Universidade de Kentucky, desenvolver um cálculo analítico que pudesse lançar alguma luz sobre a forma como o grafeno se comporta. O trabalho deles aparece em Cartas de revisão física :“Critical Behavior in Graphene with Coulomb Interactions.”

“Durante as transições de fase na maioria dos sistemas, há um ponto conhecido como criticidade, em que você tem um estado estranho, onde existem diferentes escalas de comprimento ao mesmo tempo. Isso se aplica a qualquer sistema em um ponto crítico, ”Diz Fertig. No grafeno, no entanto, cálculos mostram que este estado deve estar presente sem a necessidade de ajustar os parâmetros a um ponto especial. Deve estar presente naturalmente devido às interações. Até aqui, tem sido difícil detectar esse efeito. A maioria dos modelos de comportamento do grafeno, Fertig diz, ignore as interações entre os elétrons. “É um grande mistério porque as estimativas mostram que as interações de elétrons podem ser importantes no grafeno, e que a energia potencial deve ser grande, mas você não vê os efeitos. ”

Fertig e seus colegas esperam que ser capaz de medir o comportamento crítico do grafeno possa ajudar os pesquisadores a resolver alguns dos mistérios sobre o grafeno. “Nosso cálculo mostra que se você encontrar a coisa certa para olhar, você pode ver este estado crítico especial onde o grafeno está agindo como se estivesse em uma transição de fase, " ele explica. Os cálculos realizados pela Fertig, Wang e Murthy sugerem que medições cuidadosas da densidade do elétron em torno das impurezas do grafeno podem levar à observação desse comportamento crítico.

“Você não pode evitar impurezas no grafeno, ”Explica Fertig. “Eles sempre entram lá. Os elétrons reagem a essas impurezas. Se você olhar para a distribuição de carga em torno de um, deve refletir o comportamento crítico. Isso deve ser possível usando microscopia de varredura. ”

A microscopia de varredura tem sido usada para observar nanoestruturas, e até vi impurezas. Contudo, esses esforços não tiveram resolução suficientemente alta. Fertig aponta, no entanto, que existem alguns microscópios que usam resolução alta o suficiente; eles apenas não foram usados ​​para estudar estados de impureza no grafeno. "No meu conhecimento, " ele diz, “Não há nenhuma razão fundamental para que isso não possa ser feito. Trata-se de fazer as conexões e juntar as peças. ”

Fertig pensa que se os cientistas pudessem realmente observar o comportamento crítico do grafeno, pode responder a algumas perguntas sobre o material. “Se pudéssemos ver alguma evidência de interações no grafeno, e entender melhor por que eles têm sido difíceis de detectar até agora, pode abrir novas possibilidades para controlar as propriedades eletrônicas do grafeno. ” Isso pode significar que os esforços para substituir o silício pelo grafeno podem estar um passo mais próximos.

“Este é apenas um caminho de possibilidade, ”Fertig avisa, “E ainda estaria muito longe. Mas se pudéssemos entender por que as interações no grafeno não funcionam como pensamos que deveriam, pode ser útil no desenvolvimento de aplicações para grafeno no futuro. ”

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