p (Phys.org) —Apenas um átomo de espessura, 200 vezes mais forte que o aço e um condutor quase perfeito, O futuro do grafeno na eletrônica é quase certo. Mas para tornar este supermaterial de carbono útil, precisa ser um semicondutor - um material que pode alternar entre os estados isolante e condutor, que forma a base de todos os eletrônicos hoje. p Combinando experimento e teoria, Os pesquisadores da Cornell deram um passo mais perto de tornar o grafeno útil, material controlável. Eles mostraram que, quando cultivados em camadas empilhadas, o grafeno produz alguns defeitos específicos que influenciam sua condutividade.

p Do lado da experiência, um grupo de pesquisa criou imagens e analisou a estrutura e o comportamento das folhas de grafeno empilhadas umas sobre as outras, chamado de grafeno de camada dupla. O grupo, publicação online 24 de junho em Proceedings of the National Academy of Sciences , inclui Paul McEuen, o Professor de Física Goldwin Smith e diretor do Instituto Kavli em Cornell for Nanoscale Science; David Muller, professor de física aplicada e de engenharia e codiretor Kavli; e Jiwoong Park, professor associado de química e biologia química e membro do Kavli.

p Eles mostraram que, em vez de folhas planas de átomos de carbono repetidos dispostos como tela de galinheiro, quando o grafeno cresce em camadas, isso ondula, como carpete de parede a parede excedendo as dimensões da sala. Essas ondulações, chamados solitons, são como estradas elétricas que permitem que os elétrons sejam disparados de uma ponta à outra da folha. O resto do grafeno não ondulado, quando empilhado, é semicondutor.

p Anteriormente, os teóricos previram que o grafeno de duas camadas seria uniformemente semicondutor quando empilhado e escalonado - da mesma forma que uma folha de bolas de bilhar se empilharia se as bolas (átomos) estivessem aninhadas nos espaços intermediários. Mas a teoria não deu certo, e os pesquisadores de Cornell agora afirmam que é por causa dos sólidos.

p "As pessoas pensavam que o grafeno estava perfeitamente empilhado em todos os lugares, mas na verdade tem esses solitons estruturais engraçados que dão origem à eletrônica, canais unidimensionais, "McEuen disse." Todas essas complexidades estavam se escondendo. "

p Um grupo de pesquisa separado liderado por Eun-Ah Kim, professor assistente de física, publicou um artigo na mesma semana em Revisão Física X que descreve a matemática e a teoria por trás das propriedades elétricas dos solitons e como eles se encaixam na imagem de grafeno de duas camadas que a colaboração de McEuen estudou.

p "Idealmente, gostaríamos de controlar o grafeno, "Kim disse." Gostaríamos de nos livrar dos solitons, ou talvez queiramos fazer um bem controlado, rodovia elétrica unidimensional, mas não tem tantos deles. Se descobrirmos como controlar o grafeno, controlar onde estão os solitons, podemos abrir novas maneiras de controlar o grafeno de camada dupla. "

p O jornal liderado por McEuen, "Strain Solitons and Topological Defects in Bilayer Graphene, "incluiu o trabalho de alunos de pós-graduação Jonathan Alden, Wei Tsen e Pinshane Huang. Foi apoiado pelo Office of Scientific Research da Força Aérea e pela National Science Foundation.

p O jornal liderado por Kim, "Topological Edge States at a Tilt Boundary in Gated Multilayer Graphene, "incluiu o trabalho do associado de pós-doutorado Abolhassan Vaezi, estudante de graduação Darryl Ngai, e Yufeng Liang e Li Yang da Universidade de Washington. Seu trabalho também foi apoiado pela National Science Foundation, incluindo uma bolsa NSF CAREER.