p A comunicação por microondas é onipresente no mundo moderno, com ondas eletromagnéticas na faixa de dezenas de gigahertz, fornecendo transmissão eficiente com ampla largura de banda para links de dados entre satélites em órbita terrestre e estações terrestres. Essa comunicação sem fio de ultra-alta frequência é agora tão comum, com um congestionamento resultante das bandas espectrais alocadas para diferentes canais de comunicação, que a interferência e a compatibilidade eletromagnética (EMC) são preocupações sérias. p As regras que regem a EMC determinam que os novos equipamentos atendam aos requisitos rigorosos relativos à blindagem de micro-ondas de componentes e sistemas. Isso está levando a uma busca por novos materiais a serem usados ​​como camadas de revestimento, escudos e filtros em futuros dispositivos nanoeletrônicos.

p Proteger os dispositivos eletrônicos com uma barreira que simplesmente reflete a radiação de microondas que chega apenas muda o problema da poluição eletromagnética em outro lugar. O foco da pesquisa é, portanto, desenvolver revestimentos EMC que absorvem, em vez de refletir as microondas, com ênfase prática em camadas com menos de um milésimo de milímetro de espessura.

p Uma equipe de físicos liderada por Philippe Lambin da Université de Namur, na Bélgica, descobriu que um avião de grafeno pode fornecer um escudo absorvente eficaz contra microondas. Os resultados do estudo, os principais contribuintes são Konstantin Batrakov e Polina Kuzhir, ambos da Universidade Estadual da Bielo-Rússia em Minsk, são publicados no jornal Relatórios Científicos . Todos os oito autores fazem parte do Graphene Flagship, um consórcio de parceiros acadêmicos e industriais que se concentra na necessidade de a Europa enfrentar os grandes desafios científicos e tecnológicos a longo prazo, esforços de pesquisa multidisciplinar.

p Lambin e seus colegas demonstraram que a condutividade de várias camadas de grafeno aumenta aritmeticamente quando espaçadores finos de polímero as separam. A absorção máxima de microondas na banda de comunicação Ka entre 26,5 e 40 GHz é alcançada com seis planos de grafeno separados por camadas de metacrilato de polimetil (PMMA), um plástico transparente também conhecido como vidro acrílico.

p Barreiras de microondas multicamadas construídas por pesquisadores da Universidade Joensuu, na Finlândia, começam com uma primeira camada de grafeno depositada em um substrato de folha de cobre por deposição química de vapor. Esta camada é então coberta com um espaçador de PMMA de 600-800 nanômetros obtido por revestimento de rotação, após o qual o cobre é decapado com cloreto férrico, e a heteroestrutura grafeno / PMMA transferida para um substrato de quartzo. O procedimento é repetido até que o número necessário de camadas de grafeno seja alcançado.

p Uma única camada de grafeno pode absorver até 25% da radiação de microondas incidente, o que é muito para um material de um átomo de espessura. Com um arranjo de grafeno / PMMA multicamadas, a absorção sobe para 50%. Isso pode ser entendido através da análise da transmissão e reflexão de uma onda plana na interface entre dois meios dielétricos, quando a interface contém uma camada condutora infinitesimalmente fina. Desta maneira, os pesquisadores foram capazes de otimizar suas estruturas de grafeno-PMMA para absorção máxima, com os resultados confirmados por testes eletromagnéticos rigorosos.

p Além disso, notas Lambin, existe a interface entre o material de proteção e o ar a considerar ...

p "Descobrimos que a condutividade estática do grafeno está próxima do valor que relaciona os campos magnéticos e elétricos em qualquer radiação eletromagnética que se propaga no ar. Graças a esta feliz coincidência, o grafeno é um material ideal para absorver ondas de rádio, protegendo assim dispositivos eletrônicos sensíveis. "

p A ideia de usar multicamadas de grafeno / dielétrico para absorção de ondas eletromagnéticas não é nova. Por exemplo, há alguns anos foi publicada uma proposta teórica para uma multicamadas absorvedor de banda ultralarga operando na região de terahertz, muito mais alto do que a banda de comunicações Ka discutida aqui.

p Um escudo terahertz multicamadas seria um assunto complexo, com seus planos de grafeno padronizados na escala de mícron para gerar ressonâncias plasmônicas de superfície - oscilações nos elétrons que se propagam ao longo das interfaces entre diferentes camadas de materiais. A barreira de microondas desenvolvida pela equipe da Graphene Flagship é relativamente simples em comparação, com vantagens em termos de fabricação e escalabilidade.

p Em aplicativos do mundo real, As multicamadas de grafeno / PMMA requerem proteção contra agentes químicos e mecânicos externos. O substrato de quartzo deve, portanto, ficar voltado para fora, e ser combinado com um material mais macio. A escolha e a espessura do material da camada superior usado são parâmetros adicionais que influenciarão a absorbância de microondas.

p A escalabilidade do processo aumentará consideravelmente se as pilhas de grafeno de poucas camadas forem depositadas em uma etapa, em vez de empilhar monocamadas de grafeno com seus ônibus de PMMA. Além disso, qualquer processo que aumente a condutividade do grafeno reduzirá o número de planos atômicos necessários para maximizar o nível de absorção de microondas.