(PhysOrg.com) - O grafeno pode ser o super-herói dos materiais - é leve, forte e conduz calor e eletricidade de forma eficaz, o que o torna um ótimo material para uso potencial em todos os tipos de eletrônicos. E porque é feito de átomos de carbono, o grafeno é barato e abundante. Suas propriedades elétricas e mecânicas também afetam umas às outras de maneiras únicas. Mas antes que o grafeno independente possa atingir seu potencial, os cientistas precisam ser capazes de controlar essas propriedades.

Um grupo de físicos da Universidade de Arkansas e outras instituições desenvolveram uma técnica que lhes permite controlar a propriedade mecânica, ou tensão, no grafeno independente, folhas de carbono de um átomo de espessura suspensas no topo de minúsculos quadrados de cobre. Ao controlar a tensão no grafeno independente, eles também podem controlar outras propriedades deste importante material.

“Se você sujeita o grafeno à deformação, você muda suas propriedades eletrônicas, ”Disse o professor de física Salvador Barraza-Lopez. A tensão no grafeno independente faz com que o material se comporte como se estivesse em um campo magnético, mesmo que nenhum ímã esteja presente, uma propriedade que os cientistas vão querer explorar - se eles puderem controlar a deformação mecânica.

Para controlar a tensão mecânica, Pesquisadores da Universidade de Arkansas desenvolveram uma nova abordagem experimental. Físicos Peng Xu, Paul Thibado e os alunos do grupo de Thibado examinaram membranas de grafeno independentes esticadas sobre finos "cadinhos", ”Ou malhas, de cobre. Eles realizaram microscopia de tunelamento de varredura com uma corrente constante para estudar a superfície das membranas de grafeno. Este tipo de microscopia usa um pequeno feixe de elétrons para criar um mapa de contorno da superfície. Para manter a constante atual, os pesquisadores mudam a voltagem conforme a ponta do microscópio de tunelamento se move para cima e para baixo, e os pesquisadores descobriram que isso faz com que a membrana independente de grafeno mude de forma.

“A membrana está tentando tocar a ponta, ”Disse Barraza-Lopez. Eles descobriram que a carga elétrica entre a ponta e a membrana influencia a posição e o formato da membrana. Então, mudando a tensão da ponta, os cientistas controlaram a tensão na membrana. Este controle torna-se importante para controlar as propriedades pseudomagnéticas do grafeno.

Em conjunto com os experimentos, Barraza-Lopez, Yurong Yang, da University of Arkansas e da Nanjing University, e Laurent Bellaiche, da Universidade de Arkansas, examinaram sistemas teóricos envolvendo membranas de grafeno para entender melhor essa capacidade recém-descoberta de controlar a cepa criada pela nova técnica. Eles verificaram a quantidade de deformação nesses sistemas teóricos e simularam a localização da ponta da microscopia de tunelamento em relação à membrana. Enquanto faz isso, eles descobriram que a interação da membrana e da ponta depende da localização da ponta no grafeno independente. Isso permite que os cientistas calculem o campo pseudomagnético para uma dada voltagem e deformação.

“Se você conhece a tensão, você pode usar a teoria e calcular o quão grande pode ser o campo pseudomagnético, ”Disse Barraza-Lopez. Eles descobriram que, devido aos limites criados pelo cadinho de cobre quadrado, o campo pseudomagnético oscila para frente e para trás entre valores positivos e negativos, portanto, os cientistas estão relatando o valor máximo do campo em vez de um valor constante.

“Se você fosse capaz de fazer os cadinhos triangulares, você estaria mais perto de ter campos não oscilantes, ”Disse Barraza-Lopez. “Isso nos deixaria mais perto de usar essa propriedade pseudomagnética das membranas de grafeno de uma forma controlada.”

Os pesquisadores relatam suas descobertas em Revisão Física B Comunicações Rápidas .