p (Phys.org) —Silver, conhecer grafeno. Super forte, Super leve, quase totalmente transparente e um dos melhores condutores de eletricidade já descobertos, o grafeno é uma folha de átomos de carbono com a espessura de um átomo que deve suas propriedades surpreendentes ao fato de ser bidimensional. p Grafeno, Conheça a prata. A prata é um metal nobre de alta qualidade que corrói muito lentamente no ar úmido e normalmente não interage quimicamente com outras substâncias. Grafeno, Enquanto isso, é uma plataforma procurada para novos aplicativos de física e dispositivos.

p "Você tem um material, prata, que é muito bom em confinar a luz e outro, grafeno, isso é muito bom para mover elétrons de maneira eficiente, "disse o estudante de graduação da Northwestern University Brian Kiraly, que descobriu o novo processo que possibilita o crescimento do grafeno na prata.

p Pesquisadores do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia, em colaboração com cientistas da Northwestern Universit, são os primeiros a cultivar grafeno em prata, que até agora representava um grande desafio para muitos na área. Parte do problema tem a ver com as propriedades da prata; o outro envolve o processo pelo qual o grafeno é cultivado.

p A deposição de vapor químico é atualmente o padrão da indústria para o cultivo de grafeno. A técnica permite hidrocarbonetos, como metano ou etileno, para se decompor em uma plataforma quente para formar átomos de carbono que se transformam em grafeno. Contudo, esta técnica não funciona com uma plataforma prateada.

p "O método tradicional de decompor hidrocarbonetos em um metal de transição não estava funcionando, "disse Nathan Guisinger, um cientista da equipe do Centro de Materiais em nanoescala de Argonne. "O metano não se decompõe, vai bater na prata quente e ricochetear e permanecer metano, portanto, não há fonte de carbono para realmente cultivar o grafeno. "

p Neste ponto, para descobrir como cultivar grafeno em prata, os pesquisadores precisavam entender as propriedades atômicas e moleculares do material. Por exemplo, o carbono atômico evapora em temperaturas extremamente altas - mais de 2, 400 graus Celsius - forçando os pesquisadores a levar em conta uma série de parâmetros diferentes para criar uma camada de um átomo de espessura.

p Adicionalmente, enquanto o grafeno é convencionalmente cultivado a temperaturas de 1, 000 graus C ou acima, a nova técnica de Argonne-Northwestern o faz crescer a uma temperatura inferior de 750 graus, dando aos pesquisadores mais opções para trabalhar com o material. Este método também retarda o processo para determinar a taxa de crescimento e distribuição corretas para uma única camada de átomos de carbono pousando na prata.

p O primeiro passo para aumentar a camada de grafeno foi garantir que o substrato de prata fosse "atomicamente limpo" - um padrão difícil de ser alcançado.

p "É muito difícil fazer uma plataforma atomicamente limpa, "Disse Guisinger." Quase todas as plataformas expostas ao ar ficarão cobertas por uma camada de água e oxidarão. "Para evitar que esse fenômeno ocorra, os pesquisadores trabalham em um ambiente de ultra-alto vácuo especialmente projetado.

p Para limpar inicialmente a plataforma, Kiraly usou uma técnica chamada "recozimento por pulverização catódica". É aqui que a plataforma usada para cultivar o grafeno é pulverizada com íons que mastigam a superfície e a livra de qualquer material orgânico ou inorgânico. A próxima etapa é recozer o metal, um processo "que o cura e permite superfícies atomicamente limpas e planas, "disse Kiraly.

p Depois de uma série de exames, os pesquisadores descobriram que haviam depositado com sucesso uma única camada de grafeno na prata.

p Encorajado por este resultado, os pesquisadores esperam demonstrar como fazer camadas de grafeno com outros materiais de um átomo de espessura, como siliceno, em camadas atômicas empilhadas para criar materiais híbridos.

p Por causa das excelentes propriedades ópticas da prata, Kiraly prevê que essa pesquisa tenha aplicações em detectores.

p "Convencionalmente, você pode fazer coisas com componentes ópticos e eletrônicos, como em dispositivos optoeletrônicos, "disse Kiraly." Qualquer coisa como um fotodetector ou uma célula solar tem algum tipo de interação de luz que corresponde a um efeito eletrônico ou vice-versa. "

p Há um interesse crescente em mover o grafeno do laboratório para um mais leve, dispositivos de consumo mais eficientes em termos de energia. A Universidade de Manchester, na Inglaterra, por exemplo, vai terminar seu Instituto Nacional de Grafeno no próximo ano, no valor de £ 61 milhões.

p “Com a descoberta de como fazer grafeno, agora há uma busca por materiais mais bidimensionais. Assim que forem descobertos, queremos saber como combiná-los, "disse Guisinger.

p Mas para agora, cabe a cientistas como Guisinger e Kiraly descobrir como essas peças do tamanho de um átomo se encaixam para criar os próximos avanços tecnológicos.

p O trabalho é descrito em um artigo, "Crescimento de fonte sólida e caracterização em escala atômica de grafeno em Ag (111)", publicado no jornal Nature Communications .