(PhysOrg.com) - O grafeno é uma espécie de estrela do rock científico, com incontáveis ​​grupos estudando suas incríveis propriedades elétricas e resistência à tração e imaginando aplicações que variam de telas planas a elevadores no espaço.

As qualidades estelares das folhas de carbono de camada única estão apenas sendo compreendidas em todas as suas capacidades, dizem os cientistas da Cornell - e os pesquisadores podem sonhar grande (ou melhor, muito pequeno) quando se trata de tudo o que o grafeno pode oferecer.

Isso é o que os cientistas do laboratório de Harold Craighead, o professor de engenharia Charles W. Lake, digamos, em um artigo de revisão online da American Vacuum Society, 9 de setembro, sobre o presente e o futuro do grafeno. O artigo foi capa do jornal impresso e rapidamente se tornou um dos mais baixados.

"Está ficando claro que com as técnicas de fabricação modernas, você pode imaginar transformando o grafeno em uma tecnologia, "disse Robert A. Barton, estudante de pós-graduação e autor principal. "As pessoas costumam se concentrar nas aplicações eletrônicas do grafeno, e eles realmente não pensam muito em suas aplicações mecânicas. "

É precisamente nesta área que Cornell produziu alguns trabalhos pioneiros. Em particular o grupo Craighead, em colaboração com outros, incluindo Jiwoong Park, professor assistente de química e biologia química, e Paul McEuen, o professor de física Goldwin Smith, tem usado grafeno em sistemas nanoeletromecânicos (NEMS), análogo aos sistemas microeletromecânicos (MEMS) de uma geração anterior.

"Nós fomos além de trabalhar com pequenos flocos esfoliados e mais com materiais crescidos que podem ser incorporados e conectados com eletrônicos e outros mecânicos, "Craighead disse." Então a questão é, você pode fazer isso de forma confiável, de maneira uniforme e reproduzível? "

Há apenas alguns anos, os cientistas descobriram como fazer arranjos de centenas de milhares de dispositivos de grafeno usando um processo chamado deposição química de vapor. Isso envolve o crescimento de folhas de camada única de átomos de carbono com rede de favo de mel sobre cobre, em seguida, manipulando o grafeno para fazer dispositivos.

Um dos dispositivos dos pesquisadores de Cornell é como uma cabeça de tambor - um pedaço de grafeno, um átomo de espessura, suspenso sobre um poço oco. Embora o crescimento do grafeno por deposição de vapor químico no cobre tenha sido inventado em outro lugar, Os pesquisadores de Cornell foram os primeiros a descobrir como fazer ressonadores mecânicos a partir do material de grande área.

"Quatro anos atrás, fomos capazes de fazer cerca de um, e isso levou vários meses, "Barton disse. Acelerar o processo de fabricação aumentou muito o potencial do grafeno em dispositivos.

Em Cornell, Barton e seus colegas estão trabalhando na fabricação de sensores de massa de grafeno, que é atomicamente estruturado, por isso é sensível tanto à massa quanto à carga elétrica. O que pode resultar é que um pouco de massa pousando em uma superfície de grafeno suspenso perturbará a estrutura mecânica e eletrônica simultaneamente, análogo à espectrometria de massa de hoje, mas em um nível muito menor e mais sensível, Barton explicou.

Os pesquisadores da Cornell estão usando interferometria óptica para monitorar o movimento de uma folha de grafeno. Nesta técnica, os movimentos sutis do dispositivo são lidos como variações na intensidade da luz refletida, que são monitorados por um fotodiodo rápido conectado a um analisador de espectro. Outro grupo em Cornell, liderado por McEuen, já havia desenvolvido uma maneira de "ler" nanotubos de carbono, uma técnica que também pode ser aplicada ao grafeno, Barton disse.

O rápido progresso do grafeno torna seu futuro muito emocionante, Craighead disse.

"O grafeno passou de uma raridade em um laboratório de física para algo que pode ser praticamente incorporado em uma variedade de dispositivos potenciais, "ele disse." A habilidade de fabricar coisas dessas maneiras, integrá-los e usá-los para diferentes tipos de sensores, físico e químico, é um grande passo à frente em pouco tempo, e nosso grupo é um dos muitos que contribuíram para isso. "