p (Phys.org) —Uma colaboração liderada por pesquisadores do NIST Center for Nanoscale Science and Technology mostrou pela primeira vez que os portadores de carga no grafeno continuam a se comportar como partículas sem massa, como fótons, em faixas mais amplas de densidade e energia do que as medidas ou modeladas anteriormente. p Grafeno, uma única camada de átomos de carbono, é um material de grande interesse científico e tecnológico em parte porque conduz elétrons em alta velocidade. Contudo, para que o grafeno cumpra sua promessa como um componente de futuros dispositivos eletrônicos, é importante entender em um nível fundamental como os portadores de carga no material interagem uns com os outros. Os pesquisadores usaram medições de espectroscopia de tunelamento de varredura dos níveis de energia quântica magnética dos portadores de carga de grafeno para determinar as mudanças na velocidade dos portadores de carga.

p Usando uma técnica desenvolvida pelo CNST chamada "espectroscopia de tunelamento de varredura de mapeamento de porta, "os pesquisadores mediram os níveis de energia à medida que mudaram a densidade dos portadores no grafeno aplicando diferentes potenciais entre um portão condutor e a folha de grafeno bidimensional. Eles estabeleceram que os portadores de grafeno mantêm uma relação proporcional entre energia e momento - um "dispersão linear" característica de partículas sem massa - através de uma gama inesperadamente ampla de energias e densidades, de elétrons para buracos. Eles também foram capazes de mostrar que quando a densidade de portadores de grafeno é reduzida, o efeito de cada elétron em outros aumenta, resultando em velocidades mais altas do que o esperado.

p Esses resultados surpreendentes são importantes tanto para a compreensão da física de futuros dispositivos de grafeno quanto porque ajudarão a orientar o desenvolvimento de modelos teóricos mais precisos das interações entre elétrons em sistemas bidimensionais.