p Antenas plasmônicas em nanoescala chamadas de nonamers colocadas no grafeno têm o potencial de criar circuitos eletrônicos ao atingi-los com luz em frequências específicas, de acordo com pesquisadores da Rice University. O grafeno dopado positiva e negativamente pode ser solicitado a formar circuitos fantasmas sob demanda. Crédito:Rice University
p (Phys.org) —Os pesquisadores da Rice University estão dopando o grafeno com luz de uma forma que poderia levar a um design e fabricação mais eficientes de produtos eletrônicos, bem como novos dispositivos de segurança e criptografia. p Os fabricantes dopam quimicamente o silício para ajustar suas propriedades semicondutoras. Mas o avanço relatado no jornal American Chemical Society
ACS Nano detalha um novo conceito:dopagem de grafeno induzida por plasmon, o ultra forte, altamente condutivo, forma de carbono com um átomo de espessura.
p Isso poderia facilitar a criação instantânea de circuitos - eletrônicos opticamente induzidos - em grafeno padronizado com antenas plasmônicas que podem manipular a luz e injetar elétrons no material para afetar sua condutividade.
p A pesquisa incorpora trabalho teórico e experimental para mostrar o potencial de tornar simples, diodos e transistores baseados em grafeno sob demanda. O trabalho foi feito pela cientista do Rice Naomi Halas, Stanley C. Moore Professor em Engenharia Elétrica e de Computação, um professor de engenharia biomédica, química, física e astronomia e diretor do Laboratório de Nanofotônica; e Peter Nordlander, professor de física e astronomia e de engenharia elétrica e da computação; o físico Frank Koppens, do Instituto de Ciências Fotônicas de Barcelona, Espanha; autor principal Zheyu Fang, pesquisador de pós-doutorado na Rice; e seus colegas.
p "Uma das principais justificativas para a pesquisa do grafeno sempre foi sobre a eletrônica, "Nordlander disse." As pessoas que conhecem o silício entendem que a eletrônica só é possível porque pode ser dopada com p e n (positivo e negativo), e estamos aprendendo como isso pode ser feito no grafeno.
p "A dopagem do grafeno é um parâmetro chave no desenvolvimento da eletrônica de grafeno, "ele disse." Você não pode comprar dispositivos eletrônicos baseados em grafeno agora, mas não há dúvida de que os fabricantes estão colocando muito esforço nisso por causa de sua alta velocidade potencial. "
p Os pesquisadores investigaram muitas estratégias para dopagem de grafeno, incluindo anexar moléculas orgânicas ou metálicas à sua estrutura hexagonal. Torná-lo seletivamente - e reversivelmente - suscetível ao doping seria como ter um quadro-negro de grafeno sobre o qual os circuitos podem ser escritos e apagados à vontade, dependendo das cores, ângulos ou polarização da luz que o atinge.
p Os nonamers nos desenhos na parte superior e nas fotos na parte inferior são arranjos de nove nanopartículas de ouro depositadas no grafeno e sintonizadas em frequências de luz específicas. Quando iluminado, as partículas plasmônicas bombeiam elétrons para o grafeno, de acordo com pesquisadores da Rice University, que afirmam que a tecnologia pode levar à criação de circuitos sob demanda para dispositivos eletrônicos. Crédito:Rice University
p A capacidade de anexar nanoantenas plasmônicas ao grafeno oferece exatamente essa possibilidade. Halas e Nordlander têm considerável experiência na manipulação das quasipartículas conhecidas como plasmons, que pode ser levado a oscilar na superfície de um metal. Em trabalhos anteriores, eles conseguiram depositar nanopartículas plasmônicas que atuam como fotodetectores no grafeno.
p Essas partículas de metal não refletem tanto a luz, mas redirecionam sua energia; os plasmons que fluem em ondas pela superfície quando excitados emitem luz ou podem criar "elétrons quentes" em particular, comprimentos de onda controláveis. As partículas plasmônicas adjacentes podem interagir umas com as outras de maneiras que também são ajustáveis.
p Esse efeito pode ser facilmente visto em gráficos de ressonância Fano do material, onde as antenas plasmônicas chamadas de nonamers, cada um com um pouco mais de 300 nanômetros de diâmetro, espalhar claramente a luz de uma fonte de laser, exceto no comprimento de onda específico para o qual as antenas estão sintonizadas. Para o experimento do arroz, esses nãoâmeros - oito discos de ouro em nanoescala dispostos em torno de um disco maior - foram depositados em uma folha de grafeno por meio de litografia de feixe de elétrons. Os nonâmeros foram ajustados para espalhar a luz entre 500 e 1, 250 nanômetros, mas com interferência destrutiva em cerca de 825 nanômetros.
p No ponto de interferência destrutiva, a maior parte da energia da luz incidente é convertida em elétrons quentes que se transferem diretamente para a folha de grafeno e mudam porções da folha de um condutor para um semicondutor dopado com n.
p Matrizes de antenas podem ser afetadas de várias maneiras e permitem que circuitos fantasmas se materializem sob a influência da luz. "Ponto quântico e antenas de nanopartículas plasmônicas podem ser ajustados para responder a praticamente qualquer cor no espectro visível, "Nordlander disse." Podemos até ajustá-los para diferentes estados de polarização, ou a forma de uma frente de onda.
p "Essa é a magia da plasmônica, "disse ele." Podemos ajustar a ressonância de plasmon da maneira que quisermos. Nesse caso, decidimos fazê-lo a 825 nanômetros porque isso está no meio da faixa espectral de nossas fontes de luz disponíveis. Queríamos saber se poderíamos enviar luz em cores diferentes e não ver nenhum efeito, e nessa cor em particular veja um grande efeito. "
p Nordlander disse que prevê um dia em que, em vez de usar uma chave, as pessoas podem acenar com uma lanterna em um padrão específico para abrir uma porta induzindo o circuito de uma fechadura sob demanda. "Abrir uma fechadura torna-se um evento direto porque estamos enviando as luzes certas em direção ao substrato e criando os circuitos integrados. Ele só atenderá à minha chamada, " ele disse.
