p (PhysOrg.com) - Uma das características mais citadas do grafeno - a estrutura cristalina bidimensional feita de carbono - são suas propriedades eletrônicas únicas. Muitas dessas propriedades eletrônicas tornam o grafeno atraente como material para eletrônicos baseados em carbono. Mas também entre essas propriedades está que o grafeno é um semicondutor sem intervalos. Como explica o físico Luis Foa Torres, o fato de que o grafeno não tem um gap é seu calcanhar de Aquiles, o que dificulta sua incorporação em dispositivos eletrônicos. p “Em semicondutores, há uma região de energia chamada de gap onde não há estados eletrônicos disponíveis, ”Foa Torres, na Universidade Nacional de Córdoba em Córdoba, Argentina, contado PhysOrg.com . “Diz-se que a densidade do portador aí é zero. Se você tiver seu dispositivo conectado entre dois eletrodos e ele não tiver estados disponíveis, então, a corrente elétrica que passa por ele pode se tornar muito pequena. Um semicondutor de zero gap, também chamado de semicondutor sem intervalos, é um material onde a densidade dos estados eletrônicos desaparece em um único ponto. Este é o caso do grafeno, onde as bandas pi e pi * tocam em um único ponto, o chamado ponto Dirac. Na prática, eles se comportam como se não tivessem nenhuma lacuna.

p “A falta de um gap significa que o grafeno não pode ser 'desligado, '”Ele explicou. “Ter correntes 'ligadas' e 'desligadas' pode codificar informações como os 1s e 0s necessários para a computação e é crucial para dispositivos eletrônicos ativos, como interruptores e transistores. Esta é a razão pela qual não ter gap é uma das principais desvantagens que dificultam muitas aplicações deste excelente material. ”

p Em um novo estudo, Foa Torres e seus co-autores resolveram esse problema. Ao analisar a maneira como um campo de laser interage com os elétrons no grafeno, os pesquisadores previram que o brilho de um laser infravermelho médio no grafeno pode produzir falhas de banda em sua estrutura eletrônica. Avançar, os pesquisadores prevêem que as lacunas de banda podem ser ajustadas controlando a polarização do laser. Como Foa Torres explicou, a chave para como a luz polarizada "abre" as lacunas de banda no grafeno envolve os elétrons interagindo com o campo do laser.

p “Imagine um elétron se movendo, diga da esquerda para a direita, em uma região iluminada pelo campo de laser, Disse ele. “Então o que acontece é que o elétron interage com a radiação absorvendo ou emitindo fótons. Essa interação faz com que o elétron seja refletido ou retroespalhado, como se tivesse atingido uma parede:a lacuna da banda. Em contraste com as lacunas de banda usuais, este é produzido dinamicamente pelo laser. ”

p Ao mostrar que um campo de laser pode ser usado para sintonizar a estrutura eletrônica do grafeno, o estudo tem implicações fundamentais e aplicações tecnológicas.

p “A interação entre a peculiar estrutura eletrônica do grafeno e o laser pode ajudar a induzir estados exóticos da matéria, como isolantes topológicos, materiais que são isolantes em massa, mas mostram uma condução robusta na superfície, ”Disse Foa Torres. “Por outro lado, de um ponto de vista aplicado, Eu considero que essas lacunas de banda induzidas por laser podem abrir um caminho para uma nova geração de dispositivos optoeletrônicos, dispositivos que fazem a transdução de sinais ópticos em elétricos ”.

p Para Foa Torres e seus co-autores, a próxima etapa crucial é a verificação experimental.

p “A verificação experimental de nossas descobertas é uma das principais forças motrizes do nosso projeto, Disse ele. “Com o objetivo de abrir caminho para que experimentalistas possam verificá-los, realizamos um ajuste muito fino de parâmetros como a frequência do laser, amplitude, etc. Durante os últimos meses, recebemos comentários muito valiosos de grupos experimentais de alto nível nos Estados Unidos e na Espanha que estão interessados ​​em nossa proposta. Como sempre, certamente ainda há alguns problemas a serem resolvidos antes que se torne realidade, mas é preciso ir passo a passo. A porta está aberta agora, estamos apenas entrando em uma terra incógnita promissora. ” p Copyright 2011 PhysOrg.com.
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