As três primeiras imagens de grafite são do experimento e as três imagens inferiores foram produzidas por meio de cálculos teóricos. As imagens da esquerda para a direita mostram mais deslocamento da camada superior de grafite e sua transição para o grafeno.
(Phys.org) - Os físicos da Universidade de Arkansas encontraram uma maneira de estudar e controlar sistematicamente a transição do grafite, o "chumbo" encontrado em lápis, ao grafeno, um dos mais fortes, materiais mais leves e mais condutores conhecidos, uma etapa importante no processo de aprender a usar este material na tecnologia moderna.
Peng Xu, Paul Thibado, Yurong Yang, Laurent Bellaiche e seus colegas relatam suas descobertas no jornal Carbono .
Físicos da Universidade de Manchester primeiro isolaram o grafeno, uma folha de átomos de carbono com a espessura de um átomo, usando fita adesiva para retirar apenas a camada superior das outras camadas de grafite. Os elétrons que se movem através da grafite têm massa e encontram resistência, mas os elétrons que se movem através do grafeno não têm massa e quase não encontram resistência, o que torna o grafeno um excelente candidato a material para futuras necessidades de energia e para computação quântica para cálculos enormes, usando pouca energia.
Contudo, o grafeno é um novo material descoberto apenas em 2004, e muitas coisas permanecem desconhecidas sobre suas propriedades.
“A transição do grafite para o grafeno pode ser aleatória, ”Disse Xu. “Nossa ideia era controlar isso.”
Os pesquisadores usaram uma nova técnica chamada microscopia de tunelamento de varredura de manipulação eletrostática para "levantar" a camada superior de grafite, criando grafeno. Os cientistas têm usado tradicionalmente a microscopia de varredura por tunelamento em uma superfície estacionária, mas esta nova técnica usa uma superfície móvel para se mover entre o grafite e o grafeno.
“Não só podemos fazer acontecer, mas podemos controlar o processo, ”Xu disse.
Usando esta técnica, os pesquisadores podem dizer quanta força é necessária para criar o grafeno e quanta distância existe entre o grafeno e o grafite, bem como rastrear a energia total do processo.
Como o elétron adquire sua massa é um tópico fundamental e está relacionado à busca dos físicos de partículas pelo bóson de Higgs, uma partícula elementar de longa hipótese que tem propriedades previstas, como a falta de giro e carga elétrica, mas isso não tem um valor previsto para a massa. Ser capaz de mover elétrons entre um estado massivo e um estado sem massa permite que os cientistas estudem essa dualidade e como ela funciona. O nível de controle que os cientistas têm sobre o processo permitirá que eles descubram possíveis maneiras de usar o grafeno para avançar nesse entendimento.
