p (PhysOrg.com) - Físicos da Universidade do Arizona estão fazendo descobertas que podem fazer avançar a tecnologia de circuitos eletrônicos. p Grafite, mais comumente conhecido como grafite, pode se tornar o próximo grande sucesso na busca por eletrônicos menores e com menos consumo de energia.

p Assemelhando-se a uma tela de arame em escala nano, grafeno - folhas simples de grafite - tem apenas um átomo de espessura, tornando-o o material mais fino do mundo. Dois milhões de folhas de grafeno empilhadas não seriam tão grossas quanto um cartão de crédito.

p A parte complicada que os físicos ainda precisam descobrir como controlar o fluxo de elétrons através do material, um pré-requisito necessário para colocá-lo para funcionar em qualquer tipo de circuito eletrônico. O grafeno se comporta de maneira muito diferente do silício, o material atualmente usado em semicondutores.

p Ano passado, uma equipe de pesquisa liderada por físicos de UA superou o primeiro obstáculo identificando nitreto de boro, um material estruturalmente idêntico, mas não condutor, como uma superfície de montagem adequada para folhas de grafeno de átomo único. A equipe também mostrou que além de fornecer suporte mecânico, o nitreto de boro melhora as propriedades eletrônicas do grafeno suavizando as flutuações nas cargas eletrônicas.

p Agora, a equipe descobriu que o nitreto de boro também influencia a forma como os elétrons viajam através do grafeno. Publicado em Física da Natureza , os resultados abrem novas maneiras de controlar o fluxo de elétrons através do grafeno.

p "Se você quiser fazer um transistor, por exemplo, você precisa ser capaz de interromper o fluxo de elétrons, "disse Brian LeRoy, professor assistente no departamento de física da Universidade do Arizona. "Mas no grafeno, os elétrons continuam indo. É difícil detê-los. "

p LeRoy disse que os efeitos da mecânica quântica relativística que entram em ação em escalas atômicas fazem com que os elétrons se comportem de maneiras que vão contra nossas experiências cotidianas de como os objetos deveriam se comportar.

p Pegue bolas de tênis, por exemplo.

p "Normalmente, quando você joga uma bola de tênis contra a parede, ele salta de volta, "LeRoy disse." Agora pense nos elétrons como bolas de tênis. Com efeitos de mecânica quântica, há uma chance de a bola passar e acabar no outro lado. No grafeno, a bola passa 100 por cento das vezes. "

p Esse comportamento estranho torna difícil controlar para onde os elétrons estão indo no grafeno. Contudo, como o grupo de LeRoy descobriu agora, a montagem de grafeno em nitreto de boro evita que alguns elétrons passem para o outro lado, uma primeira etapa em direção a um fluxo de elétrons mais controlado.

p O grupo conseguiu essa façanha colocando folhas de grafeno em nitreto de boro em certos ângulos, resultando nas estruturas hexagonais em ambos os materiais para se sobreporem de tal forma que secundárias, padrões hexagonais maiores são criados. Os pesquisadores chamam essa estrutura de superrede.

p Se o ângulo estiver certo, eles encontraram, um ponto é alcançado onde quase nenhum elétron passa.

p "Você poderia dizer que criamos buracos na parede, "LeRoy disse, "e assim que a parede tiver buracos, descobrimos que algumas das bolas de tênis não passam mais. É o oposto do que você esperaria. Isso mostra como isso é estranho. É tudo devido a esses efeitos quânticos relativísticos. "

p A descoberta coloca a tecnologia um pouco mais perto de algum dia ser capaz de realmente controlar o fluxo de elétrons através do grafeno, os autores do artigo disseram.

p “O efeito depende do tamanho do padrão hexagonal resultante das folhas sobrepostas, "explicou Matthew Yankowitz, um estudante de graduação do primeiro ano no laboratório de LeRoy e o autor principal do estudo.

p O padrão, ele explicou, cria uma modulação periódica do potencial - imagine uma bola rolando em uma caixa de ovos.

p "É um efeito puramente eletrônico provocado pela estrutura dos dois materiais e como eles ficam um sobre o outro, "Yankowitz disse." É semelhante ao padrão Moiré que você vê quando alguém usa uma camisa listrada na TV. "

p A partir de agora, os pesquisadores ainda não são capazes de controlar como o grafeno e o nitreto de boro acabam orientados um em relação ao outro quando combinam os dois materiais. Portanto, eles fazem muitas amostras e verificam a estrutura de cada uma em um microscópio eletrônico.

p "Com nosso microscópio de tunelamento de varredura, podemos obter uma imagem de cada superrede e medir seu tamanho, "Yankowitz disse." Tiramos uma foto e vemos como é o padrão. Se o padrão hexagonal for muito pequeno, as amostras não são boas e nós as jogamos fora. "

p Yankowitz disse que cerca de 10 a 20 por cento das amostras mostraram o efeito desejado.

p Se algum dia for possível automatizar esse processo, a microeletrônica à base de grafeno pode estar a caminho de nos impulsionar da era do silício para a era do grafeno.

p O estudo de pesquisa é uma colaboração entre o laboratório de LeRoy e pesquisadores do MIT em Cambridge, Massa., o Instituto Nacional de Ciência de Materiais em Tsukuba, Japão e Universidade de Genebra, Suíça. A parte UA do projeto foi financiada por doações do US Army Research Office e da National Science Foundation.