p Uma equipe de pesquisa liderada por químicos da Universidade de Buffalo usou fontes de luz síncrotron para observar as nuvens de elétrons na superfície do grafeno, produzindo uma série de imagens que revelam como dobras e ondulações no notável material podem prejudicar sua condutividade. p A pesquisa, programado para aparecer em 28 de junho na Nature Communications, foi conduzido pela UB, o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), a Molecular Foundry no Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), e SEMATECH, um consórcio global de fabricantes de semicondutores.

p Grafeno, o material mais fino e forte conhecido pelo homem, consiste em uma única camada de átomos de carbono unidos em um arranjo semelhante a um favo de mel.

p A estrutura especial do grafeno torna-o incrivelmente condutor:em circunstâncias ideais, quando o grafeno é completamente plano, cargas elétricas passam por ele sem encontrar muitos obstáculos, disse Sarbajit Banerjee, um dos pesquisadores da UB que liderou o estudo em Nature Communications .

p Mas as condições nem sempre são ótimas.

p As novas imagens que Banerjee e seus colegas capturaram mostram que quando o grafeno é dobrado ou dobrado, a nuvem de elétrons que reveste sua superfície também se deforma, tornando mais difícil a passagem de uma carga elétrica.

p "Quando o grafeno é plano, as coisas simplesmente costuram ao longo da nuvem. Eles não precisam pular em nada. É como uma superestrada, "disse Banerjee, um professor assistente de química. "Mas se você dobrar, agora existem alguns obstáculos; imagine a diferença entre uma rodovia pavimentada recentemente e outra com obras ao longo do comprimento forçando mudanças de faixa.

p "Quando visualizamos a nuvem de elétrons, você pode imaginar este grande travesseiro fofo, e vimos que o travesseiro está dobrado aqui e ali, "disse Banerjee, cujo prêmio CAREER da National Science Foundation forneceu o financiamento principal para o projeto.

p Para criar as imagens e compreender os fatores que perturbam a nuvem de elétrons, Banerjee e seus parceiros empregaram duas técnicas que exigiam o uso de um síncrotron:microscopia de raio-X de transmissão de varredura e estrutura fina de absorção de raio-X próximo à borda (NEXAFS), um tipo de espectroscopia de absorção. Os experimentos foram posteriormente apoiados por simulações de computador realizadas em clusters de computação no Berkeley Lab.

p "Usando simulações, podemos entender melhor as medições que nossos colegas fizeram usando raios-X, e prever melhor como mudanças sutis na estrutura do grafeno afetam suas propriedades eletrônicas, "disse David Prendergast, um cientista da equipe da Instalação de Teoria de Nanoestruturas na Fundição Molecular do Laboratório de Berkeley. "Vimos que as regiões do grafeno eram inclinadas em diferentes ângulos, como olhar para os telhados inclinados de muitas casas compactadas. "

p Além de documentar como dobras no grafeno distorcem sua nuvem de elétrons, a equipe de pesquisa descobriu que os contaminantes que aderem ao grafeno durante o processamento permanecem em vales onde o material é irregular. Esses contaminantes distorcem exclusivamente a nuvem de elétrons, mudando a força com a qual a nuvem está ligada aos átomos subjacentes.

p As propriedades incomuns do grafeno geraram entusiasmo em indústrias, incluindo computação, energia e defesa. Os cientistas dizem que a condutividade elétrica do grafeno corresponde à do cobre, e que a condutividade térmica do grafeno é a melhor de qualquer material conhecido.

p Mas o novo, O estudo liderado pela UB sugere que as empresas que desejam incorporar o grafeno em produtos como tintas condutoras, transistores ultrarrápidos e painéis solares poderiam se beneficiar de pesquisas mais básicas sobre o nanomaterial. Os processos aprimorados de transferência de folhas planas de grafeno para produtos comerciais podem aumentar muito a eficiência desses produtos.

p "Muitas pessoas sabem como cultivar grafeno, mas não é bem compreendido como transferi-lo para algo sem dobrar sobre si mesmo, "Banerjee disse." É muito difícil manter a linha reta e plana, e nosso trabalho está realmente mostrando por que isso é tão importante. "

p "O grafeno será muito importante na eletrônica, "disse o candidato a PhD Brian Schultz, um dos três alunos de graduação da UB que foram os principais autores do Nature Communications papel. "Vai ser um dos materiais mais condutores já encontrados, e tem a capacidade de ser usado como um transistor de ultra-alta frequência ou como um possível substituto para chips de silício, a espinha dorsal da eletrônica comercial atual.

p "Quando o grafeno foi descoberto, as pessoas estavam tão entusiasmadas por ser um material tão bom que realmente queriam ir com ele e executá-lo o mais rápido possível, Schultz continuou. "Mas o que estamos mostrando é que você realmente tem que fazer algumas pesquisas fundamentais antes de entender como processá-lo e como colocá-lo na eletrônica."