p Cientistas do Laboratório Nacional de Aceleração SLAC do Departamento de Energia e da Universidade de Stanford descobriram uma maneira potencial de fazer grafeno - uma única camada de átomos de carbono com grande promessa para a eletrônica do futuro - supercondutor, um estado em que transportaria eletricidade com 100 por cento de eficiência. p Os pesquisadores usaram um feixe de luz ultravioleta intensa para examinar profundamente a estrutura eletrônica de um material feito de camadas alternadas de grafeno e cálcio. Embora seja conhecido há quase uma década que este material combinado é supercondutor, o novo estudo oferece a primeira evidência convincente de que as camadas de grafeno são instrumentais neste processo, uma descoberta que poderia transformar a engenharia de materiais para dispositivos eletrônicos em nanoescala.

p "Nosso trabalho aponta para um caminho para tornar a supercondução de grafeno - algo com que a comunidade científica sonha há muito tempo, mas não conseguiu, "disse Shuolong Yang, um estudante de pós-graduação no Instituto de Materiais e Ciências da Energia de Stanford (SIMES) que liderou a pesquisa no Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) do SLAC.

p Os pesquisadores viram como os elétrons se espalham para frente e para trás entre o grafeno e o cálcio, interagir com vibrações naturais na estrutura atômica do material e formar pares para conduzir eletricidade sem resistência. Eles relataram suas descobertas em 20 de março na Nature Communications.

p Grafite encontra cálcio

p Grafeno, uma única camada de átomos de carbono dispostos em um padrão de favo de mel, é o material conhecido mais fino e forte e um grande condutor de eletricidade, entre outras propriedades notáveis. Os cientistas esperam usá-lo para fazer transistores muito rápidos, sensores e até eletrodos transparentes.

p A maneira clássica de fazer grafeno é descascar folhas atomicamente finas de um bloco de grafite, uma forma de carbono puro que é conhecida como a grafite nos lápis. Mas os cientistas também podem isolar essas folhas de carbono entrelaçando quimicamente a grafite com cristais de cálcio puro. O resultado, conhecido como grafite intercalada de cálcio ou CaC6, consiste em camadas alternadas de grafeno e cálcio com a espessura de um átomo.

p A descoberta de que o CaC6 é supercondutor desencadeou uma onda de entusiasmo:isso significava que o grafeno poderia adicionar supercondutividade à sua lista de realizações? Mas em quase uma década de tentativas, os pesquisadores não conseguiram dizer se a supercondutividade do CaC6 veio da camada de cálcio, a camada de grafeno ou ambos.

p Observando Elétrons Supercondutores

p Para este estudo, amostras de CaC6 foram feitas na University College London e trazidas para o SSRL para análise.

p "São experimentos extremamente difíceis, "disse Patrick Kirchmann, um cientista da equipe do SLAC e SIMES. Mas a pureza da amostra combinada com a alta qualidade do feixe de luz ultravioleta permitiu-lhes ver profundamente o material e distinguir o que os elétrons em cada camada estavam fazendo, ele disse, revelando detalhes de seu comportamento que não haviam sido vistos antes.

p "Com esta técnica, podemos mostrar pela primeira vez como os elétrons que vivem nos planos de grafeno realmente superconduzem, "disse o estudante de pós-graduação do SIMES Jonathan Sobota, que realizou os experimentos com Yang. "A camada de cálcio também faz contribuições cruciais. Por fim, achamos que entendemos o mecanismo supercondutor desse material."

p Embora as aplicações do grafeno supercondutor sejam especulativas e distantes, os cientistas disseram, eles podem incluir transistores analógicos de ultra-alta frequência, sensores em nanoescala e dispositivos eletromecânicos e dispositivos de computação quântica.