p Uma equipe de físicos liderada pela Universidade do Arizona descobriu como mudar a estrutura cristalina do grafeno, mais comumente conhecido como grafite, com um campo elétrico, um passo importante para o possível uso do grafeno em microprocessadores que seriam menores e mais rápidos que os atuais, tecnologia baseada em silício. p O grafeno consiste em folhas extremamente finas de grafite:ao escrever com um lápis, as folhas de grafeno se desprendem do núcleo de grafite do lápis e grudam na página. Se colocado sob um microscópio eletrônico de alta potência, grafeno revela sua estrutura semelhante a uma folha de átomos de carbono reticulados, assemelhando-se ao arame de galinha.

p Quando manipulado por um campo elétrico, partes do material são transformadas de se comportar como um metal para se comportar como um semicondutor, os físicos da UA descobriram.

p O grafeno é o material mais fino do mundo, com 300, 000 folhas necessárias para corresponder à espessura de um cabelo humano ou de uma folha de papel. Cientistas e engenheiros estão interessados ​​nele por causa de suas possíveis aplicações em dispositivos microeletrônicos, na esperança de nos impulsionar da era do silício para a era do grafeno. A parte complicada é controlar o fluxo de elétrons através do material, um pré-requisito necessário para colocá-lo para funcionar em qualquer tipo de circuito eletrônico.

p Brian LeRoy, Professor associado de física da UA, e seus colaboradores superaram um obstáculo em direção a esse objetivo, mostrando que um campo elétrico é capaz de controlar a estrutura cristalina do grafeno de três camadas - que é composto por três camadas de grafeno.

p A maioria dos materiais requer altas temperaturas, pressão ou ambos para mudar sua estrutura de cristal, razão pela qual o grafite não se transforma espontaneamente em diamante ou vice-versa.

p "É extremamente raro que um material mude sua estrutura cristalina apenas com a aplicação de um campo elétrico, "LeRoy disse." Fazer o grafeno de três camadas é um sistema excepcionalmente único que poderia ser utilizado para criar novos dispositivos. "

p O grafeno de três camadas pode ser empilhado de duas maneiras exclusivas. Isso é análogo a empilhar camadas de bolas de bilhar em uma rede triangular, com as bolas representando os átomos de carbono.

p "Quando você empilha duas camadas de bolas de bilhar, sua 'estrutura de cristal' é fixa porque a camada superior das bolas deve ficar em orifícios formados pelos triângulos da camada inferior, "explicou Matthew Yankowitz, um estudante de doutorado do terceiro ano no laboratório de LeRoy. Ele é o primeiro autor da pesquisa publicada, que aparece no jornal Materiais da Natureza . "A terceira camada de bolas pode ser empilhada de forma que suas bolas fiquem alinhadas acima das bolas na camada inferior, ou pode ser ligeiramente deslocado para que suas bolas fiquem acima dos orifícios formados por triângulos na camada inferior. "

p Essas duas configurações de empilhamento podem existir naturalmente no mesmo floco de grafeno. Os dois domínios são separados por uma fronteira nítida onde os hexágonos de carbono são tensionados para acomodar a transição de um padrão de empilhamento para o outro.

p "Devido às diferentes configurações de empilhamento em ambos os lados da parede do domínio, um lado do material se comporta como um metal, enquanto o outro lado se comporta como um semicondutor, "LeRoy explicou.

p Ao sondar a parede do domínio com um campo elétrico, aplicado por uma ponta de microscopia de tunelamento de metal extremamente afiada, os pesquisadores do grupo de LeRoy descobriram que podiam mover a posição da parede do domínio dentro do floco de grafeno. E conforme eles moviam a parede do domínio, a estrutura cristalina do grafeno de três camadas mudou em seu rastro.

p "Tínhamos a ideia de que haveria efeitos eletrônicos interessantes na fronteira, e a fronteira continuou se movendo em torno de nós, "LeRoy disse." No começo foi frustrante, mas uma vez que percebemos o que estava acontecendo, acabou sendo o efeito mais interessante. "

p Ao aplicar um campo elétrico para mover o limite, agora é possível, pela primeira vez, alterar a estrutura cristalina do grafeno de uma forma controlada.

p "Agora temos um botão que podemos girar para transformar o material metálico em semicondutor e vice-versa para controlar o fluxo de elétrons, "LeRoy disse." Basicamente, nos dá um botão liga-desliga, que ainda não havia sido realizado no grafeno. "

p Embora mais pesquisas sejam necessárias antes que o grafeno possa ser aplicado em aplicações tecnológicas em escala industrial, os pesquisadores veem como ele pode ser usado.

p "Se você usou um eletrodo largo em vez de uma ponta pontiaguda, você pode mover o limite entre as duas configurações para uma distância maior, que poderia tornar possível a criação de transistores de grafeno, "Yankowitz disse.

p Os transistores são um grampo dos circuitos eletrônicos porque controlam o fluxo de elétrons.

p Ao contrário dos transistores de silício usados ​​agora, transistores baseados em grafeno podem ser extremamente finos, tornando o dispositivo muito menor, e uma vez que os elétrons se movem através do grafeno muito mais rápido do que através do silício, os dispositivos permitiriam uma computação mais rápida.

p Além disso, transistores baseados em silício estão sendo fabricados para funcionar como um dos dois tipos - tipo p ou tipo n - enquanto o grafeno poderia operar como ambos. Isso os tornaria mais baratos de produzir e mais versáteis em suas aplicações.