Pesquisadores da Binghamton University demonstraram um processo ecológico que permite um controle espacial sem precedentes sobre as propriedades elétricas do óxido de grafeno. Este nanomaterial bidimensional tem o potencial de revolucionar a eletrônica flexível, células solares e instrumentos biomédicos.

Ao usar a sonda de um microscópio de força atômica para desencadear uma reação química local, Jeffrey Mativetsky, professor assistente de física na Binghamton University, e o estudante de doutorado Austin Faucett mostrou que recursos eletricamente condutores tão pequenos quanto quatro nanômetros podem ser padronizados em folhas de óxido de grafeno individuais. Um nanômetro é cerca de cem mil vezes menor que a largura de um cabelo humano.

"Nossa abordagem torna possível desenhar características condutoras de eletricidade em nanoescala em folhas isolantes atomicamente finas com o maior controle espacial relatado até agora, "disse Mativetsky." Ao contrário dos métodos padrão para manipular as propriedades do óxido de grafeno, nosso processo pode ser implementado em condições ambientais e é ambientalmente benigno, tornando-se um passo promissor para a integração prática do óxido de grafeno em tecnologias futuras. "

O Prêmio Nobel de Física de 2010 foi concedido pela descoberta do grafeno, um atomicamente fino, rede de carbono bidimensional com eletricidade extraordinária, propriedades térmicas e mecânicas. O óxido de grafeno é um material bidimensional intimamente relacionado com certas vantagens sobre o grafeno, incluindo produção e processamento simples, e propriedades altamente ajustáveis. Por exemplo, removendo parte do oxigênio do óxido de grafeno, o material eletricamente isolante pode ser tornado condutor, abrindo perspectivas para uso em eletrônicos flexíveis, sensores, células solares e dispositivos biomédicos.

O estudo fornece uma nova visão sobre os limites de resolução espacial e mecanismos para um processo relativamente novo para padronizar regiões condutoras no isolamento de óxido de grafeno. O tamanho mínimo do recurso condutor de quatro nanômetros é o menor alcançado até agora por qualquer método para este material. Mativetsky disse que esta abordagem é promissora para a prototipagem em escala de laboratório de padrões condutores em nanoescala em óxido de grafeno. “Há um interesse significativo em definir regiões com diferentes funcionalidades, e escrever circuitos em materiais bidimensionais. Nossa abordagem fornece uma maneira de padronizar diretamente regiões eletricamente condutoras e isolantes em óxido de grafeno com alta resolução espacial, "disse Mativetsky.

Esta pesquisa não só permite o estudo fundamental das propriedades físicas em nanoescala do óxido de grafeno, mas também abre novos caminhos para a incorporação do óxido de grafeno em tecnologias futuras. Como o processo desenvolvido por Mativetsky evita o uso de produtos químicos prejudiciais, altas temperaturas ou atmosferas de gases inertes, seu trabalho representa um passo promissor em direção à fabricação ecologicamente correta com óxido de grafeno. "Inicialmente, isso será útil principalmente para estudar propriedades fundamentais e dispositivos em escala de laboratório, "disse Mativetsky." Eventualmente, este trabalho pode ajudar a levar à integração prática do óxido de grafeno em eletrônicos flexíveis e de baixo custo, células solares, e sensores. "

O estudo, "Redução em nanoescala de óxido de grafeno em condições ambientais, "apareceu pela primeira vez na versão online do jornal internacional Carbono em 8 de setembro, e será publicado na edição de dezembro. Mativetsky recebeu recentemente uma bolsa de três anos da National Science Foundation para estudar mais profundamente sua abordagem para adaptar a estrutura e as propriedades do óxido de grafeno.