p Os nanomateriais de carbono exibem propriedades físicas extraordinárias, excelente entre qualquer outra substância disponível, e o grafeno se tornou o material mais promissor para novos circuitos eletrônicos, sensores e dispositivos de comunicação óptica. O grafeno é uma folha de carbono em favo de mel com a espessura de um único átomo, com propriedades eletrônicas e ópticas únicas, o que poderia trazer uma nova era de rapidez, de confiança, comunicação de baixa potência e processamento de informações. p Mas dois problemas impedem a absorção do grafeno na eletrônica do mundo real. Não há tecnologia em grande escala para controlar suas propriedades, e a tecnologia tradicional usada para processadores baseados em silício (estado sólido) não é adequada para processamento de grafeno (material molecular).

p Os pesquisadores do Centro Tecnológico AIMEN exploram o uso de lasers ultrarrápidos como ferramentas de processamento de grafeno. O feixe de laser pode ser focado precisamente para ajustar as propriedades dos filmes de grafeno em áreas finamente definidas para produzir comportamentos distintos úteis para a produção de dispositivos.

p A chave é o uso de curtos, pulsos de laser altamente controlados, que induzem mudanças químicas na rede de carbono. Um único pulso de laser com duração de vários picossegundos é suficiente - a duração de uma única oscilação em uma molécula polar, como água. Nesta escala de tempo, pesquisadores demonstraram que podem padronizar redes de grafeno cortando, adição de moléculas externas ou compostos de ligação (grupos funcionais como oxigênio ou hidroxila). Como o ponto de laser pode ser focado em uma área de um mícron quadrado ou menos, a escrita direta de dispositivos no grafeno pode ser alcançada com alta precisão, produzindo nano-dispositivos com pegada mínima e eficiência máxima.

p Como publicado recentemente em Cartas de Física Aplicada AIP ( Ablação de grafeno padronizada e funcionalização de dois fótons por pulsos de laser de picossegundos em condições ambientais ), o trabalho dos pesquisadores da AIMEN demonstrou baseado em laser, padronização em grande escala do grafeno em alta velocidade e resolução, abrindo novas possibilidades para a fabricação de dispositivos. A velocidade do processo pode ser superior a um m / s para desenhar os recursos do tamanho de um micrômetro. Velocidades de processamento acima de 10 m / s podem ser alcançadas usando varredura ótica avançada.

p Além disso, o trabalho demonstrou o controle dos processos térmicos e químicos por meio do ajuste das características do feixe de laser. Para entradas de baixa energia, a absorção multifotônica desempenha um papel importante, induzindo reações químicas entre as moléculas de carbono e da atmosfera, resultando em novas propriedades ópticas no grafeno.

p O potencial das propriedades ópticas alteradas (como transmissão espectral) do grafeno funcionalizado são recentemente reconhecidos, e todo o potencial industrial dessa tecnologia precisa ser abordado. Esta pesquisa estabelece uma base para uma compreensão mais profunda dos processos químicos e físicos para a padronização de grafeno industrialmente viável, bem como testes para aplicações de dispositivos reais para a eletrônica do futuro.