(Phys.org) - Pequenas nanofitas de carbono poderiam ser usadas para fazer um sensor de campo magnético para novos dispositivos eletrônicos.

Pesquisadores em Cingapura desenvolveram um interruptor eletrônico que responde às mudanças em um campo magnético1. O dispositivo depende de grafeno, uma camada condutora de eletricidade forte e flexível de átomos de carbono dispostos em um padrão de favo de mel.

Seng Ghee Tan do A * STAR Data Storage Institute, junto com colegas da Universidade Nacional de Cingapura, usaram modelos teóricos para prever as propriedades do dispositivo proposto, conhecido como transistor de efeito de campo magnético.

O transistor é baseado em duas nanofitas de grafeno, cada um com apenas algumas dezenas de nanômetros de largura, que são unidos de ponta a ponta. Os átomos ao longo das bordas dessas nanofitas são dispostos em uma configuração de 'poltrona' - um padrão que se assemelha às ameias recortadas das paredes do castelo. Se essas arestas estivessem em ziguezague, Contudo, o material teria propriedades elétricas diferentes.

Uma das nanofitas no transistor da equipe atua como um condutor metálico que permite que os elétrons fluam livremente; o outro, ligeiramente mais largo, nanoribbon é um semicondutor. Em condições normais, elétrons não podem viajar de uma nanofita para outra porque suas funções de onda quânticas - a probabilidade de onde os elétrons são encontrados dentro dos materiais - não se sobrepõem.

Um campo magnético, Contudo, distorce a distribuição de elétrons, mudando suas funções de onda até que se sobreponham e permitindo que a corrente flua de uma nanofita para a outra. Usar um campo externo para alterar a resistência elétrica de um condutor dessa forma é conhecido como efeito de magnetorresistência.

A equipe calculou como os elétrons viajariam nas nanofitas sob a influência de um campo magnético de 10 tesla - o equivalente aproximado daquele produzido por um grande ímã supercondutor - em uma faixa de diferentes temperaturas.

Tan e colegas descobriram que campos magnéticos maiores permitem que mais corrente flua, e o efeito foi mais pronunciado em temperaturas mais baixas. Em 150 Kelvin, por exemplo, o campo magnético induziu um efeito de magnetorresistência muito grande e a corrente fluiu livremente. Em temperatura ambiente, o efeito diminuiu ligeiramente, mas ainda permitiu uma corrente considerável. A 300 Kelvin, o efeito da magnetorresistência foi aproximadamente a metade tão forte.

Os pesquisadores também descobriram que, à medida que a voltagem nas nanofitas aumentava, os elétrons tinham energia suficiente para forçar seu caminho através do interruptor e o efeito de magnetorresistência diminuiu.

Outros pesquisadores produziram recentemente nanofitas de grafeno com bordas atomicamente precisas, semelhantes aos do design proposto. Tan e seus colegas sugerem que, se técnicas de fabricação semelhantes fossem usadas para construir seu dispositivo, suas propriedades podem chegar perto de coincidir com suas previsões teóricas.