p No que ficou conhecido como a 'técnica de fita adesiva, "os pesquisadores extraíram o grafeno pela primeira vez com um pedaço de adesivo em 2004. O grafeno é uma única camada de átomos de carbono dispostos em um favo de mel, padrão hexagonal. Parece arame de galinheiro. p O grafeno é um material maravilhoso. É cem vezes melhor na condução de eletricidade do que o silício. É mais forte que o diamante. E, com apenas um átomo de espessura, é tão fino que é essencialmente um material bidimensional. A física tão promissora fez do grafeno a substância mais estudada da última década, particularmente em nanotecnologia. Em 2010, os pesquisadores que primeiro o isolaram compartilharam o Prêmio Nobel.

p Ainda, enquanto o grafeno é muitas coisas, não é piezoelétrico. A piezoeletricidade é a propriedade de alguns materiais de produzir carga elétrica quando dobrados, espremido ou torcido. Talvez mais importante, a piezoeletricidade é reversível. Quando um campo elétrico é aplicado, materiais piezoelétricos mudam de forma, rendendo um nível notável de controle de engenharia.

p A piezoelétrica encontrou aplicação em incontáveis ​​dispositivos de relógios, rádios e ultrassom para os acionadores de botão em grades de propano, mas todos esses usos requerem relativamente grandes, quantidades tridimensionais de materiais piezoelétricos.

p Agora, em um artigo publicado na revista ACS Nano , dois engenheiros de materiais em Stanford descreveram como eles transformaram piezoelétricos em grafeno, estendendo pela primeira vez esse controle físico preciso para a nanoescala.

p Straintronics

p "As deformações físicas que podemos criar são diretamente proporcionais ao campo elétrico aplicado e isso representa uma maneira fundamentalmente nova de controlar a eletrônica em nanoescala, "disse Evan Reed, chefe do Grupo de Teoria e Computação de Materiais em Stanford e autor sênior do estudo. "Este fenômeno traz uma nova dimensão ao conceito de 'stronics' para a forma como o campo elétrico deforma - ou deforma - a rede de carbono, fazendo com que ele mude de forma de maneiras previsíveis. "

p "O grafeno piezoelétrico pode fornecer um grau incomparável de eletricidade, controle óptico ou mecânico para aplicações que variam de telas sensíveis ao toque a transistores em nanoescala, "disse Mitchell Ong, um pós-doutorado no laboratório de Reed e primeiro autor do artigo.

p Usando um aplicativo de modelagem sofisticado executado em supercomputadores de alto desempenho, os engenheiros simularam a deposição de átomos em um lado de uma rede de grafeno - um processo conhecido como doping - e mediram o efeito piezoelétrico.

p Eles modelaram grafeno dopado com lítio, hidrogênio, potássio e flúor, bem como combinações de hidrogênio e flúor e lítio e flúor em ambos os lados da rede. Dopando apenas um lado do grafeno, ou dopando ambos os lados com átomos diferentes, é a chave para o processo, pois quebra a simetria física perfeita do grafeno, que de outra forma cancela o efeito piezoelétrico.

p Os resultados surpreenderam os dois engenheiros.

p “Achamos que o efeito piezoelétrico estaria presente, mas relativamente pequeno. Ainda, conseguimos atingir níveis piezoelétricos comparáveis ​​aos materiais tridimensionais tradicionais, "disse Reed." Foi muito significativo. "

p Piezoeletricidade de designer

p "Fomos ainda capazes de ajustar o efeito por dopagem padrão do grafeno - colocando átomos seletivamente em seções específicas e não em outras, "disse Ong." Chamamos isso de piezoeletricidade de designer porque nos permite controlar estrategicamente onde, quando e quanto o grafeno é deformado por um campo elétrico aplicado com implicações promissoras para a engenharia. "

p Embora os resultados na criação de grafeno piezoelétrico sejam encorajadores, os pesquisadores acreditam que sua técnica pode ainda ser usada para projetar piezoeletricidade em nanotubos e outros nanomateriais com aplicações que vão desde a eletrônica, fotônica, e captação de energia para detecção química e acústica de alta frequência.

p "Já estamos olhando agora para novos dispositivos piezoelétricos baseados em outros materiais 2D e de baixa dimensão, esperando que eles possam abrir possibilidades novas e dramáticas em nanotecnologia, "disse Reed.