p (PhysOrg.com) - Você sabia que a grafite pode acabar mudando o mundo? Grafeno é o material a partir do qual o grafite, o núcleo do seu lápis nº 2, é feito. É também o mais recente "material maravilhoso, "e pode ser a próxima grande esperança da indústria eletrônica para a criação de dispositivos eletrônicos extremamente rápidos. Pesquisadores da North Carolina State University descobriram um dos primeiros obstáculos à utilização do grafeno, provando que sua condutividade diminui significativamente quando mais de uma camada é presente. p A estrutura do grafeno é o que o torna promissor para a eletrônica. Por causa da forma como seus átomos de carbono estão dispostos, seus elétrons são muito móveis. Elétrons móveis significam que um material deve ter alta condutividade. Mas o físico do estado da NC, Dr. Marco Buongiorno-Nardelli, e o engenheiro elétrico e de computação do estado da NC, Dr. Ki Wook Kim, queriam encontrar uma maneira de estudar o comportamento do grafeno “real” e ver se esse era realmente o caso.

p “Você pode falar sobre a estrutura eletrônica do grafeno, mas você deve considerar que esses elétrons não existem sozinhos no material, ”Buongiorno-Nardelli diz. “Existem impurezas, e o mais importante, existem vibrações presentes nos átomos do material. Os elétrons encontram e interagem com essas vibrações, e isso pode afetar a condutividade do material. ”

p Buongiorno-Nardelli, Kim e os alunos de pós-graduação Kostya Borysenko e Jeff Mullen desenvolveram um modelo de computador que prediz a condutividade real do grafeno, tanto como uma única camada quanto em uma forma de bicamada, com duas camadas de grafeno colocadas uma em cima da outra. Era importante estudar o modelo de duas camadas porque os dispositivos eletrônicos reais não podem funcionar com apenas uma única camada do material presente.

p “Você não pode fazer um semicondutor com apenas uma camada de grafite, ”Explica Buongiorno-Nardelli. “Para fazer um dispositivo, o material condutor deve ter um meio pelo qual possa ser desligado e ligado. E a bicamada fornece essa capacidade. ”

p Com a ajuda dos computadores de alto desempenho do Oak Ridge National Laboratories, a equipe da NC State descobriu boas e más notícias sobre o grafeno. Seus resultados aparecem como uma sugestão do editor na edição de 15 de abril de Revisão Física B .

p Com uma única camada de grafeno, a mobilidade - e, portanto, a condutividade - mostrada pelas simulações dos pesquisadores acabou sendo muito maior do que eles haviam pensado originalmente. Esta boa notícia foi equilibrada, Contudo, pelos resultados do estado de bicamada.

p “Esperávamos que a condutividade dos elétrons no grafeno de dupla camada pudesse ser um pouco pior, devido às maneiras como as vibrações dos átomos em cada camada individual interagem umas com as outras, ”Mullen diz. “Surpreendentemente, descobrimos que a mobilidade dos elétrons no grafeno de duas camadas é aproximadamente uma ordem de magnitude menor do que em uma única folha de grafeno. ”

p “A redução é substancial, mas mesmo este número reduzido é maior do que em muitos semicondutores convencionais, ”Borysenko acrescenta.

p Buongiorno-Nardelli diz que os pesquisadores do Estado do NC estão voltando sua atenção para remediar este problema.

p “Se colocarmos o grafeno em um substrato que pode 'desviar' parte do calor gerado pela corrente elétrica, as vibrações do cristal diminuirão e a mobilidade aumentará. Essas são as nossas próximas etapas - executar as simulações com grafeno e substratos que têm essa propriedade. ”