p Grafeno, uma forma exótica de carbono que consiste em folhas de um único átomo de espessura, exibe uma nova reação à luz, Pesquisadores do MIT descobriram:Provocado pela energia da luz, o material pode produzir corrente elétrica de maneiras incomuns. A descoberta pode levar a melhorias nos fotodetectores e sistemas de visão noturna, e possivelmente para uma nova abordagem para gerar eletricidade a partir da luz solar. p Este efeito gerador de corrente foi observado antes, mas os pesquisadores presumiram incorretamente que era devido a um efeito fotovoltaico, diz Pablo Jarillo-Herrero, um professor assistente de física no MIT e autor sênior de um novo artigo publicado na revista Ciência . O autor principal do artigo é o pós-doutorando Nathaniel Gabor; os co-autores incluem quatro alunos do MIT, Leonid Levitov, professor de física do MIT e dois pesquisadores do Instituto Nacional de Ciência de Materiais em Tsukuba, Japão.

p Em vez de, os pesquisadores do MIT descobriram que iluminar uma folha de grafeno, tratado de modo que tivesse duas regiões com propriedades elétricas diferentes, cria uma diferença de temperatura que, por sua vez, gera uma corrente. O grafeno aquece inconsistentemente quando iluminado por um laser, Jarillo-Herrero e seus colegas descobriram:Os elétrons do material, que carregam corrente, são aquecidos pela luz, mas a rede de núcleos de carbono que forma a espinha dorsal do grafeno permanece fria. É essa diferença de temperatura dentro do material que produz o fluxo de eletricidade. Este mecanismo, apelidado de resposta de "portadora quente", “É muito incomum, ”Jarillo-Herrero diz.

p Esse aquecimento diferencial já foi observado antes, mas apenas em circunstâncias muito especiais:seja em temperaturas ultrabaixas (medidas em milésimos de grau acima do zero absoluto), ou quando os materiais são explodidos com energia intensa de um laser de alta potência. Esta resposta no grafeno, por contraste, ocorre em uma ampla gama de temperaturas até a temperatura ambiente, e com luz não mais intensa do que a luz do sol comum.

p A razão para esta resposta térmica incomum, Jarillo-Herrero diz, é que o grafeno é, libra por libra, o material mais forte conhecido. Na maioria dos materiais, elétrons superaquecidos transfeririam energia para a rede ao seu redor. No caso do grafeno, Contudo, isso é extremamente difícil de fazer, uma vez que a força do material significa que é necessária uma energia muito alta para vibrar sua rede de núcleos de carbono - então, muito pouco do calor dos elétrons é transferido para essa rede.

p Porque este fenômeno é tão novo, Jarillo-Herrero diz que é difícil saber quais seriam suas aplicações finais. “Nosso trabalho é principalmente física fundamental, ”Ele diz, mas acrescenta que “muitas pessoas acreditam que o grafeno pode ser usado para uma ampla variedade de aplicações”.

p Mas já existem algumas sugestões, ele diz:O grafeno “poderia ser um bom fotodetector” porque produz corrente de forma diferente de outros materiais usados ​​para detectar luz. Ele também “pode detectar em uma faixa de energia muito ampla, ”Jarillo-Herrero diz. Por exemplo, funciona muito bem com luz infravermelha, o que pode ser difícil para outros detectores. Isso poderia torná-lo um componente importante de dispositivos, desde sistemas de visão noturna até detectores avançados para novos telescópios astronômicos.

p O novo trabalho sugere que o grafeno também pode encontrar usos na detecção de moléculas biologicamente importantes, como toxinas, vetores de doenças ou contaminantes alimentares, muitos dos quais emitem luz infravermelha quando iluminados. E grafeno, feito de carbono puro e abundante, poderia ser um material detector muito mais barato do que os semicondutores usados ​​atualmente, que muitas vezes incluem raros, elementos caros.

p A pesquisa também sugere que o grafeno pode ser um material muito eficaz para coletar energia solar, Jarillo-Herrero diz, porque responde a uma ampla gama de comprimentos de onda; materiais fotovoltaicos típicos são limitados a frequências específicas, ou cores, de luz. Mas serão necessárias mais pesquisas, ele diz, adicionando, “Ainda não está claro se ele poderia ser usado para geração eficiente de energia. É muito cedo para dizer. ”

p “Esta é a infância absoluta dos fotodetectores de grafeno, ”Jarillo-Herrero diz. “Existem muitos fatores que podem torná-lo melhor ou mais rápido, ”Que agora será objeto de novas pesquisas.

p Philip Kim, um professor associado de física da Universidade de Columbia que não esteve envolvido nesta pesquisa, diz que o trabalho representa “um progresso extremamente importante para aplicações optoelétricas e de captação de energia” com base no grafeno. Ele acrescenta que, por causa do trabalho dessa equipe, “Agora temos uma melhor compreensão dos elétrons quentes gerados por foto no grafeno, animado pela luz. ”

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Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.