p Uma equipe de pesquisa liderada por físicos da Universidade da Califórnia, Riverside identificou uma propriedade do "grafeno de duas camadas" (BLG) que, segundo os pesquisadores, é análogo a encontrar o bóson de Higgs na física de partículas. p Grafeno, o material elástico mais fino da natureza, é uma folha de átomos de carbono com a espessura de um átomo arranjada em uma rede hexagonal. Por causa da estrutura plana do grafeno e semelhante a um arame de galinha, as folhas são adequadas para empilhamento.

p O BLG é formado quando duas folhas de grafeno são empilhadas de maneira especial. Como o grafeno, BLG tem alta capacidade de transporte de corrente, também conhecido como alta condutividade eletrônica. A alta capacidade de condução de corrente resulta das velocidades extremamente altas que os elétrons podem adquirir em uma folha de grafeno.

p Os físicos relatam online em 22 de janeiro em Nature Nanotechnology que ao investigar as propriedades do BLG, eles descobriram que quando o número de elétrons na folha BLG é próximo a 0, o material se torna isolante (isto é, resiste ao fluxo de corrente elétrica) - uma descoberta que tem implicações para o uso do grafeno como material eletrônico nas indústrias de semicondutores e eletrônicos.

p "BLG torna-se isolante porque seus elétrons se organizam espontaneamente quando seu número é pequeno, "disse Chun Ning (Jeanie) Lau, um professor associado de física e astronomia e o principal autor do artigo de pesquisa. "Em vez de se mover aleatoriamente, os elétrons se movem de maneira ordenada. Isso é chamado de 'quebra espontânea de simetria' na física, e é um conceito muito importante, pois é o mesmo princípio que 'dota' massa para partículas na física de alta energia. "

p Lau explicou que um condutor típico tem um grande número de elétrons, que se movem aleatoriamente, mais ou menos como uma festa com dez mil convidados sem lugares designados nas mesas de jantar. Se a festa tiver apenas quatro convidados, Contudo, então os convidados terão que interagir uns com os outros e se sentar à mesa. De forma similar, quando o BLG tem apenas alguns elétrons, as interações fazem com que os elétrons se comportem de maneira ordenada.

p Nova partícula quântica

p Allan MacDonald, a Sid W. Richardson Foundation Regents Chair no Departamento de Física da Universidade do Texas em Austin e co-autora do artigo de pesquisa, observou que a equipe mediu a massa de um novo tipo de partícula quântica massiva que pode ser encontrada apenas dentro dos cristais BLG.

p "A física que dá a essas partículas sua massa é intimamente análoga à física que torna a massa de um próton dentro de um núcleo atômico muito maior do que a massa dos quarks dos quais ele é formado, "disse ele." A partícula de nossa equipe é feita de elétrons, Contudo, não quarks. "

p MacDonald explicou que o experimento conduzido pela equipe de pesquisa foi motivado por um trabalho teórico que previa que novas partículas emergiriam do mar de elétrons de um cristal BLG.

p "Agora que as partículas ansiosamente esperadas foram encontradas, experimentos futuros ajudarão a resolver um debate teórico em andamento sobre suas propriedades, " ele disse.

p Aplicações práticas

p Uma descoberta importante da equipe de pesquisa é que a "lacuna de energia" intrínseca no BLG aumenta com o aumento do campo magnético.

p Na física do estado sólido, um gap de energia (ou gap) refere-se a uma faixa de energia em um sólido onde nenhum estado de elétron pode existir. Geralmente, o tamanho da lacuna de energia de um material determina se é um metal (sem lacuna), semicondutor (lacuna pequena) ou isolante (lacuna grande). A presença de uma lacuna de energia no silício é crítica para a indústria de semicondutores, uma vez que, para aplicações digitais, os engenheiros precisam ligar o dispositivo "ligado" ou condutor, e 'desligado' ou isolante.

p O grafeno de camada única (SLG) não tem intervalos, Contudo, e não pode ser completamente desligado porque, independentemente do número de elétrons no SLG, ele sempre permanece metálico e um condutor.

p "Isso é terrivelmente desvantajoso do ponto de vista eletrônico, "disse Lau, um membro do Centro de Ciência e Engenharia em nanoescala da UC Riverside. "BLG, por outro lado, pode de fato ser desligado. Nossa pesquisa está em fase inicial, e, atualmente, o gap ainda é muito pequeno para aplicações práticas. O que é tremendamente empolgante, porém, é que este trabalho sugere uma rota promissora - grafeno tricamada e grafeno tetralamada, que provavelmente terão lacunas de energia muito maiores que podem ser usadas para tecnologias digitais e infravermelhas. Já começamos a trabalhar com esses materiais. "