p (PhysOrg.com) - Pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia mostraram que as propriedades eletrônicas de duas camadas de grafeno variam em escala nanométrica. Os novos resultados surpreendentes revelam que não apenas a diferença na força das cargas elétricas entre as duas camadas varia entre as camadas, mas eles também invertem o sinal para criar poças distribuídas aleatoriamente de cargas positivas e negativas alternadas. Relatado em Física da Natureza , as novas medidas trazem o grafeno um passo mais perto de ser usado em dispositivos eletrônicos práticos. p Grafeno, uma única camada de átomos de carbono, é valorizado por suas propriedades notáveis, não menos importante é a maneira como ele conduz elétrons em alta velocidade. Contudo, a falta do que os físicos chamam de gap - um limite energético que torna possível ligar e desligar um transistor - torna o grafeno inadequado para aplicações eletrônicas digitais.

p Os pesquisadores sabem que o grafeno de duas camadas, consistindo em duas camadas de grafeno empilhadas, age mais como um semicondutor quando imerso em um campo elétrico.

p De acordo com o pesquisador do NIST Nikolai Zhitenev, o gap também pode se formar por conta própria devido a variações no potencial elétrico das folhas causadas por interações entre os elétrons de grafeno ou com o substrato (geralmente um não condutor, ou material isolante) sobre o qual o grafeno é colocado.

p Joseph Stroscio, colega do NIST, diz que suas medições indicam que as interações com o material de substrato isolante desordenado causam piscinas de elétrons e lacunas de elétrons (basicamente, ausência de elétrons) para se formar nas camadas de grafeno. Os "pools" de elétrons e de lacunas são mais profundos na camada inferior porque ela está mais próxima do substrato. Essa diferença nas profundidades da "piscina", ou densidade de carga, entre as camadas cria o padrão aleatório de cargas alternadas e o gap espacialmente variável.

p Manipular a pureza do substrato pode dar aos pesquisadores uma maneira de controlar com precisão o gap do grafeno e pode eventualmente levar à fabricação de transistores à base de grafeno que podem ser ligados e desligados como um semicondutor.

p Ainda, como mostrado no trabalho anterior do grupo, enquanto essas interações de substrato abrem a porta para o uso do grafeno como um material eletrônico prático, eles diminuem a janela de velocidade. Os elétrons não se movem tão bem através do grafeno de bicamada montado no substrato; Contudo, isso provavelmente pode ser compensado pela engenharia das interações grafeno / substrato.

p A equipe de Stroscio planeja explorar ainda mais o papel que os substratos podem desempenhar na criação e controle de lacunas de banda no grafeno usando diferentes materiais de substrato. Se as interações do substrato podem ser reduzidas o suficiente, diz Stroscio, as propriedades quânticas exóticas do grafeno de duas camadas podem ser aproveitadas para criar um novo transistor de efeito de campo quântico.