p Defeitos de nível atômico no grafeno podem ser um caminho a seguir para dispositivos eletrônicos menores e mais rápidos, de acordo com um estudo conduzido por pesquisadores do Laboratório Nacional Oak Ridge do Departamento de Energia. p Com propriedades únicas e aplicações potenciais em áreas de eletrônica a biodispositivos, grafeno, que consiste em uma única folha de átomos de carbono, foi aclamada como uma estrela em ascensão no mundo dos materiais. Agora, um estudo ORNL publicado em Nature Nanotechnology sugere que defeitos pontuais, composto de átomos de silício que substituem átomos de carbono individuais no grafeno, poderia ajudar nas tentativas de transferir dados em escala atômica, acoplando luz com elétrons.

p "Neste experimento de prova de conceito, mostramos que um minúsculo fio feito de um par de átomos de silício simples no grafeno pode ser usado para converter a luz em um sinal eletrônico, transmitir o sinal e, em seguida, converter o sinal de volta em luz, "disse o co-autor Juan-Carlos Idrobo, que tem uma nomeação conjunta na ORNL e na Vanderbilt University.

p Uma equipe liderada pelo ORNL descobriu este novo comportamento usando microscopia eletrônica de transmissão de varredura com correção de aberração para obter a imagem da resposta do plasmon, ou sinais ópticos, dos defeitos pontuais. A análise da equipe descobriu que os átomos de silício agem como antenas de tamanho atômico, aumentando a resposta local do plasmon de superfície do grafeno, e a criação de um dispositivo plasmônico prototípico.

p "A ideia com dispositivos plasmônicos é que eles podem converter sinais ópticos em sinais eletrônicos, "Idrobo disse." Então você poderia fazer fios realmente minúsculos, coloque luz em um lado do fio, e esse sinal será transformado em excitações coletivas de elétrons conhecidas como plasmons. Os plasmons irão transmitir o sinal através do fio, saia do outro lado e seja convertido de volta à luz. "

p Embora outros dispositivos plasmônicos tenham sido demonstrados, pesquisas anteriores em plasmons de superfície foram focadas principalmente em metais, que limitou a escala em que ocorre a transferência do sinal.

p “Quando os pesquisadores usam metal para dispositivos plasmônicos, eles geralmente só podem chegar a 5 - 7 nanômetros, "disse o co-autor Wu Zhou." Mas quando você quiser tornar as coisas menores, você sempre quer saber o limite. Ninguém pensou que poderíamos descer a um único nível de átomo. "

p A análise aprofundada no nível de um único átomo foi possível através do acesso da equipe a um microscópio eletrônico que faz parte do recurso de usuário de equipamento de pesquisa compartilhado (ShaRE) do ORNL.

p "É o único dos poucos microscópios eletrônicos no mundo que podemos usar para olhar e estudar materiais e obter cristalografia, química, vínculo, propriedades ópticas e de plasmon na escala atômica com sensibilidade de átomo único e em baixas tensões, "Disse Idrobo." Este é um microscópio ideal para pessoas que desejam pesquisar materiais à base de carbono, como o grafeno. "

p Além de suas observações microscópicas, a equipe do ORNL empregou cálculos teóricos de primeiros princípios para confirmar a estabilidade dos defeitos pontuais observados. O artigo completo, intitulado "Atomically Localized Plasmon Enhancement in Monolayer Graphene, "está disponível online aqui:http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2011.252.html.