A pesquisa do Professor Uli Zuelicke da Victoria University está contribuindo para a corrida global para desbloquear o potencial do grafeno, um novo material retirado do grafite que os cientistas dizem que pode ser um divisor de águas para novas aplicações eletrônicas.

O grafeno é uma folha de átomos de carbono que são organizados em uma rede hexagonal fortemente ligada. Minúsculos fragmentos dele são produzidos sempre que o grafite se desgasta, como ao desenhar uma linha com um lápis, e tem propriedades quase milagrosas.

A camada de grafeno com a espessura de um átomo é o material mais forte já medido, bem como o mais fino (três milhões de folhas de grafeno uma sobre a outra teriam apenas 1 mm de espessura) e o mais rígido. É um condutor excepcional de calor e eletricidade e só absorve cerca de 2,3 por cento da luz que passa por ele, tornando-o transparente.

Os cientistas demonstraram pela primeira vez que camadas únicas de grafeno poderiam ser isoladas em 2004 e os descobridores receberam o Prêmio Nobel de Física em 2010.

O material foi apontado como um possível substituto para o silício e uma rota para uma série de soluções mais rápidas, dispositivos mais baratos, incluindo as telas sensíveis ao toque do futuro. A principal vantagem de fazer telas sensíveis ao toque de grafeno é eliminar a necessidade de usar índio, um metal raro em falta.

"O grafeno pode ser feito de carbono, "diz o professor Zuelicke, "que é um dos elementos mais onipresentes da Terra."

Mas, ele diz, As propriedades únicas do grafeno foram amplamente demonstradas em pequena escala e muito mais precisa ser conhecido antes que ele possa ser comercializado.

A área de pesquisa do professor Zuelicke é entender como os elétrons se comportam em materiais sólidos, como semicondutores. Ele está atualmente investigando maneiras de modelar matematicamente as propriedades dos elétrons no grafeno com o objetivo final de descobrir como prever e influenciar seu movimento.

"Elétrons individuais, que são móveis e carregam a corrente através de um semicondutor, têm propriedades contra-intuitivas que permitem que eles se movam através de uma matriz de átomos sem nunca esbarrar neles. Eles parecem estar livres, embora estejam contidos nesta teia de átomos.

"O preço que pagam é que sua massa é alterada por esse processo. Dentro da gama de diferentes tipos e combinações de átomos, um grande número de complexos, novas estruturas são possíveis. Isso abre a porta para uma vasta gama de novos materiais, cada um dos quais é como um novo universo em termos de como os elétrons se comportam. "

No grafeno, diz o professor Zuelicke, a mudança na maneira como os elétrons se comportam é dramática e diferente do que foi observado em qualquer outro material.

"Eles não podem acelerar ou desacelerar ou mudar facilmente de direção. eles têm as mesmas propriedades das partículas (neutrinos) que se movem à velocidade da luz, mas a velocidade constante dos elétrons no grafeno é apenas cerca de 1/300 da velocidade da luz. Basicamente, o comportamento dos elétrons no grafeno realiza uma versão lenta da relatividade. "

O professor Zuelicke diz que essas propriedades permitem aos cientistas observar e descobrir mais sobre a teoria da relatividade de Einstein em um novo cenário.

"Para testar nossa compreensão da relatividade, geralmente temos que acelerar os elétrons para aproximá-los da velocidade da luz, mas os elétrons muito mais lentos do grafeno já se comportam como seus primos de movimento rápido nos aceleradores. Eles são um ambiente de teste quase ideal para efeitos quase relativísticos interessantes. "

Trabalhando com colaboradores nos Estados Unidos, O Professor Zuelicke completou quase quatro anos de pesquisa financiada pela Marsden e pretende continuar com o trabalho teórico e as aplicações práticas da pesquisa.

"Internacionalmente, há um grande esforço focado em maneiras de fazer grafeno e entender o que podemos fazer com ele. "

Ele diz empilhar camadas de grafeno umas sobre as outras ou variar o tamanho, a composição ou layout da folha de material pode criar uma infinidade de novas propriedades.

"Nossa pesquisa hoje é o trabalho de base para chegar a um novo paradigma da eletrônica."