Por causa de suas propriedades intrigantes, o grafeno pode ser o material ideal para a construção de novos tipos de dispositivos eletrônicos, como sensores, telas, ou mesmo computadores quânticos.

Uma das chaves para explorar o potencial do grafeno é ser capaz de criar defeitos em escala atômica - onde os átomos de carbono em sua superfície plana, estrutura em forma de favo de mel são reorganizadas ou "desmontadas" - uma vez que influenciam sua estrutura elétrica, químico, magnético, e propriedades mecânicas.

Uma equipe liderada por cientistas da Universidade de Oxford relatou em Nature Communications uma nova abordagem para uma nova abordagem para a estrutura atômica do grafeno de engenharia com precisão sem precedentes.

'As abordagens atuais para a produção de defeitos no grafeno são como uma' espingarda ', onde toda a amostra é pulverizada com íons ou elétrons de alta energia para causar defeitos generalizados, ou uma abordagem química onde muitas regiões do grafeno são reagidas quimicamente, 'disse Jamie Warner do Departamento de Materiais da Universidade de Oxford, um membro da equipe.

'Ambos os métodos carecem de qualquer forma de controle em termos de precisão espacial e também do tipo de defeito, mas até agora são os únicos métodos relatados conhecidos para a criação de defeitos. '

O novo método substitui a 'espingarda' por algo mais parecido com um rifle de precisão:um feixe de elétrons minuciosamente controlado disparado de um microscópio eletrônico.

'A abordagem da espingarda é restrita à precisão da escala de mícron, que é aproximadamente uma área de 10, 000, 000 nanômetros quadrados, demonstramos uma precisão de até 100 nanômetros quadrados, que é cerca de quatro ordens de magnitude melhor, 'explica Alex Robertson do Departamento de Materiais da Universidade de Oxford, outro membro da equipe.

No entanto, não se trata apenas da precisão de um único 'tiro'; os pesquisadores também mostram que, controlando o tempo de exposição do grafeno ao feixe de elétrons focalizado, eles podem controlar o tamanho e o tipo de defeito criado.

'Nosso estudo revela pela primeira vez que apenas alguns tipos de defeitos são realmente estáveis ​​no grafeno, com vários defeitos sendo extintos por átomos de superfície ou relaxando de volta ao primitivo por rotações de ligação, - Jamie me contou.

A capacidade de criar o tipo certo de defeitos estáveis ​​na estrutura do cristal do grafeno será vital se suas propriedades forem aproveitadas para aplicações como telefones celulares e telas flexíveis.

'Locais de defeitos no grafeno são muito mais quimicamente reativos, então podemos usar defeitos como um local para funcionalização química do grafeno. Assim, podemos anexar certas moléculas, como biomoléculas, ao grafeno para atuar como um sensor, - Alex me contou.

'Defeitos no grafeno também podem dar origem ao spin localizado do elétron, um atributo que tem importante uso futuro em nanotecnologia quântica e computadores quânticos. '

No momento, a expansão da técnica da equipe em um processo de fabricação para criar tecnologias baseadas em grafeno ainda está longe. Atualmente, os microscópios eletrônicos são os únicos sistemas que podem alcançar o controle requintado necessário de um feixe de elétrons.

Mas, Alex diz, é sempre possível que uma técnica do tipo litografia de feixe de elétrons escalonável possa ser desenvolvida no futuro, permitindo a padronização de defeitos no grafeno.

E vale a pena lembrar que não faz muito tempo que a tecnologia necessária para gravar milhões de transistores em uma pequena fatia de silício parecia um sonho impossível.