p Considerado como um possível substituto para semicondutores à base de silício, grafeno, uma folha de carbono puro, descobriu-se que possui uma propriedade incomum e surpreendente que pode torná-lo mais adequado para futuros dispositivos eletrônicos. p Físicos da Universidade da Califórnia, Berkeley, e o Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (LBNL) descobriram que o alongamento do grafeno de uma forma específica produz nanobolhas, forçando os elétrons a se comportarem como se um forte campo magnético os estivesse movendo.

p Em vez de utilizar faixas de energia, como no grafeno não tenso, os elétrons dentro de cada nanobolha individual se transformam em níveis de energia quantizados. "Os níveis de energia são idênticos aos que um elétron ocuparia se estivesse se movendo em círculos em um campo magnético muito forte; tão alto quanto 300 tesla, que é maior do que qualquer laboratório pode produzir, exceto em breves explosões, "disse Michael Crommie, professor de física na UC Berkeley e pesquisador docente do LBNL. "Isso nos dá uma nova maneira de controlar como os elétrons se movem no grafeno, e, assim, controlar as propriedades eletrônicas do grafeno, através da tensão. Ao controlar onde os elétrons se agrupam e com que energia, você pode fazer com que eles se movam mais facilmente ou menos facilmente através do grafeno, na verdade, controlando sua condutividade, propriedades ópticas ou de micro-ondas. O controle do movimento do elétron é a parte mais essencial de qualquer dispositivo eletrônico. "

p Enquanto o campo magnético da Terra ao nível do solo é de 31 microtesla, As imagens de ressonância magnética usam ímãs com menos de 10 tesla. Crommie e colegas irão relatar a descoberta na edição de 30 de julho da revista Ciência .

p Crommie está ansioso para usar a propriedade anormal do grafeno para investigar como os elétrons funcionam em campos que, até agora, não foram obtidos no laboratório, apesar das implicações de engenharia da descoberta. "Quando você aumenta um campo magnético, começa a ver um comportamento muito interessante porque os elétrons giram em círculos minúsculos, "disse ele." Este efeito nos dá uma nova maneira de induzir esse comportamento, mesmo na ausência de um campo magnético real. "

p Entre os comportamentos estranhos observados de elétrons em campos magnéticos fortes estão o efeito Hall quântico e o efeito Hall quântico fracionário, quando os elétrons de baixas temperaturas também caem em níveis de energia quantizados.

p Descoberto por acidente, o novo efeito foi descoberto quando um pesquisador de pós-doutorado da UC Berkeley e alunos do laboratório de Crommie cultivaram grafeno na superfície de um cristal de platina. Muito parecido com tela de galinheiro, o grafeno é uma folha de átomos de carbono com a espessura de um átomo, arranjada em um padrão hexagonal. Quando cultivado em platina, os átomos de carbono não se alinham com a estrutura cristalina triangular da superfície do metal. isto, por sua vez, cria um padrão de deformação no grafeno como se ele fosse puxado de três direções diferentes.

p "A cepa produz pequenas, bolhas triangulares de grafeno elevadas de 4 a 10 nanômetros, nas quais os elétrons ocupam níveis de energia discretos, em vez de amplos, faixa contínua de energias permitidas pela estrutura de bandas do grafeno não tensionado. Este novo comportamento eletrônico foi detectado espectroscopicamente por microscopia de tunelamento de varredura. Esses chamados níveis de Landau são uma reminiscência dos níveis de energia quantizados dos elétrons no modelo simples de Bohr do átomo, "Disse Crommie.

p Previsto pela primeira vez para nanotubos de carbono em 1997 por Charles Kane e Eugene Mele, da Universidade da Pensilvânia, foi o aparecimento de um campo pseudomagnético em resposta à deformação no grafeno. Os nanotubos são apenas uma forma enrolada de grafeno.

p Contudo, no ano passado, Francisco Guiné do Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, na Espanha, Mikhael Katsnelson, da Radboud University of Nijmegen, Os Países Baixos, e A. K. Geim da Universidade de Manchester, A Inglaterra previu um efeito Hall pseudo quântico no grafeno tenso. Esta é a mesma quantização que o grupo de pesquisa de Crommie observou. Visitando o laboratório de Crommie no momento da descoberta, Físico da Universidade de Boston, Antonio Castro Neto, reconheceu imediatamente as implicações dos dados. Experimentos subsequentes confirmados, refletiu o efeito Hall pseudo quântico, conforme previsto.

p "Os teóricos muitas vezes se agarram a uma ideia e a exploram teoricamente, mesmo antes de os experimentos serem feitos, e às vezes eles fazem previsões que parecem um pouco malucas no início. O que é tão empolgante agora é que temos dados que mostram que essas ideias não são tão loucas, "Crommie disse." A observação desses campos pseudomagnéticos gigantes abre a porta para stronics à temperatura ambiente, 'a ideia de usar deformações mecânicas em grafeno para projetar seu comportamento para diferentes aplicações de dispositivos eletrônicos. "

p Crommie também observou, os "campos pseudomagnéticos" dentro das nanobolhas são altos o suficiente para que os níveis de energia sejam separados por centenas de milivolts, que é muito mais alta do que a temperatura ambiente. Mesmo em temperatura ambiente, o ruído térmico não interfere neste efeito no grafeno. Contudo, os experimentos de nanobolhas realizados no laboratório de Crommie foram realizados em temperaturas muito baixas.

p Os elétrons que se movem em um campo magnético normalmente circulam em torno das linhas de campo, mas dentro das nanobolhas tensas, os elétrons circulam no plano da folha de grafeno. É como se um forte campo magnético fosse aplicado perpendicularmente à folha, mesmo quando não há campo magnético real. "Pelo visto, "Crommie disse, "o campo pseudomagnético afeta apenas os elétrons em movimento e não outras propriedades do elétron, como spin, que são afetados por campos magnéticos reais. "