A capacidade de modular as propriedades físicas do óxido de grafeno em componentes eletrônicos pode ter inúmeras aplicações em tecnologia, Relatório de cientistas WPI-MANA

Folhas de óxido de grafeno superfortes (GO) são úteis para ultrafinas, dispositivos nanoeletrônicos flexíveis, e exibem propriedades únicas, incluindo fotoluminescência e ferromagnetismo à temperatura ambiente. Tsuchiya, Terabe e Aono, do Centro Internacional de Nanoarquitetura de Materiais (WPI-MANA) do Japão, estão desenvolvendo novas técnicas que lhes permitem ajustar as propriedades físicas do GO, como condutividade, dentro de componentes de trabalho.

A condutividade do GO é mais baixa do que o próprio grafeno por causa de interrupções em sua estrutura de ligação. Especificamente, os átomos de carbono em GO exibem uma distorção dos níveis de energia chamados hibridizações sp2 ou sp3. No GO comum, a ligação no nível sp2 é interrompida, e sob severas interrupções, o GO se torna um isolante ao invés de um condutor. GO altamente reduzido (rGO), com níveis mais baixos de oxigênio, tem uma estrutura de rede hexagonal quase perfeita com ligações fortes e alta condutividade.

Ajustando as porcentagens dos domínios sp2 e sp3 em GO, Terabe e sua equipe ganharam a capacidade de ajustar as lacunas de banda e, portanto, controlar a condutividade. Os métodos atuais de controle de bandgaps em GO são de base química, caro, e não pode ser usado nos próprios componentes eletrônicos.

Agora, a equipe conseguiu um ajuste não volátil de bandgaps em GO multicamadas em um transistor elétrico de dupla camada (EDLT) totalmente sólido. O EDLT consistia em GO em um substrato de vidro de sílica, controlado por um condutor de prótons de zircônia. A equipe desencadeou uma redução eletroquímica reversível e reação de oxidação (redox) na interface GO / zircônia aplicando uma voltagem CC. Isso, por sua vez, causou a migração de prótons de GO através da zircônia (veja a imagem). A reação redox criou rGO, e causou um aumento de cinco vezes na corrente do transistor.

O rGO reteve a condutividade por mais de um mês sem aplicação de tensão adicional. Comparado com transistores de efeito de campo, o novo EDLT usa muito menos tensão para alternar entre as fases ligada e desligada, o que significa que é muito mais barato de usar. Este novo método para ajuste fino da condutividade pode levar ao controle sobre as propriedades ópticas e magnéticas dos componentes, com aplicações de longo alcance.