Os computadores do futuro podem funcionar um pouco melhor, graças a um refinamento na fabricação de grafeno na Rice University.

Pesquisadores de arroz aprenderam a fazer folhas imaculadas de grafeno, a forma de carbono com um átomo de espessura, de açúcar de mesa simples e outras substâncias à base de carbono. Eles fazem isso em um processo de uma etapa em temperaturas baixas o suficiente para tornar o grafeno fácil de fabricar.

O laboratório do químico do arroz James Tour relatou na versão online da revista Natureza esta semana aquela grande área, o grafeno de alta qualidade pode ser cultivado a partir de uma série de fontes de carbono a temperaturas tão baixas quanto 800 graus Celsius (1, 472 F). Por mais quente que possa parecer, a diferença entre operar um forno a 800 e 1, 000 graus Celsius é significativo, Tour disse.

"A 800 graus, o silício subjacente permanece ativo para a eletrônica, enquanto em 1, 000 graus, ele perde seus dopantes críticos, "disse Tour, Rice's T.T. e W.F. Chao Chair em Química, bem como professor de engenharia mecânica e ciência dos materiais e de ciência da computação.

Zhengzong Sun, um estudante de pós-graduação do quarto ano no laboratório de turismo e autor principal do artigo, descobriram que o depósito de fontes ricas em carbono em substratos de cobre e níquel produziu grafeno em qualquer forma que ele desejasse:folhas bi ou multicamadas que podem ser muito úteis em várias aplicações.

Sun e seus colegas também descobriram que o processo se adapta facilmente à produção de grafeno dopado; isso permite a manipulação das propriedades eletrônicas e ópticas do material, o que é importante para fazer dispositivos de comutação e lógicos.

Para o grafeno puro, A Sun começou com uma película fina de poli (metacrilato de metila) (PMMA) - talvez mais conhecido em sua aparência comercial como Plexiglass - girada sobre um substrato de cobre que agia como catalisador. Sob calor e baixa pressão, o fluxo de hidrogênio e gás argônio sobre o PMMA por 10 minutos reduziu-o a carbono puro e transformou o filme em uma única camada de grafeno. Alterar a taxa de fluxo de gás permitiu que ele controlasse a espessura do grafeno derivado do PMMA.

Então ficou mais interessante, Sun disse. Ele se voltou para outras fontes de carbono, incluindo um pó fino de sacarose - também conhecido como açúcar de mesa. "Achamos que seria interessante tentar essas coisas, "Disse Sun." Enquanto outros laboratórios trocavam os catalisadores de metal, tentamos mudar as fontes de carbono. "

Sun colocou 10 miligramas de açúcar (e mais tarde fluoreno) em uma folha de cobre com um centímetro quadrado e a submeteu às mesmas condições do reator que o PMMA. Ele foi rapidamente transformado em grafeno de camada única. A Sun esperava defeitos no produto final, dadas as propriedades químicas de ambas as substâncias (uma alta concentração de oxigênio na sacarose, anéis de cinco átomos em fluoreno); mas ele descobriu que os defeitos topológicos em potencial se autocurariam à medida que o grafeno se formasse.

"À medida que examinamos cada vez mais profundamente o processo, descobrimos que não era apenas interessante, mas útil, "Sun disse.

Ele tentou e não conseguiu cultivar grafeno em silício e óxido de silício, o que levantou a possibilidade de crescimento de grafeno padronizado a partir de uma película fina de cobre ou níquel moldado depositado em pastilhas de silício.

Grafeno dopado abre mais possibilidades para uso eletrônico, Tour disse, e a Sun achou bastante simples de fazer. Começando com PMMA misturado com um reagente de dopagem, melamina, ele descobriu que o fluxo do gás sob pressão atmosférica produzia grafeno dopado com nitrogênio. Grafeno puro não tem bandgap, mas o grafeno dopado permite o controle da estrutura elétrica, que a equipe provou construindo transistores de efeito de campo.

"Cada dia, o crescimento do grafeno no silício está se aproximando da prontidão de nível industrial, e este trabalho dá um passo importante adiante, "Tour disse.