p Em um desenvolvimento que poderia revolucionar o circuito eletrônico, uma equipe de pesquisa da Universidade de Wisconsin em Madison (UW) e do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA confirmou uma nova maneira de controlar os caminhos de crescimento de nanofitas de grafeno na superfície de um cristal de germainum. p O germânio é um semicondutor e este método fornece uma maneira direta de fazer circuitos semicondutores em nanoescala a partir do grafeno, uma forma de carbono com apenas um átomo de espessura.

p O método foi descoberto por cientistas da UW e confirmado em testes em Argonne.

p "Alguns pesquisadores queriam fazer transistores de nanotubos de carbono, mas o problema é que eles crescem em todas as direções, "disse Brian Kiraly de Argonne." A inovação aqui é que você pode cultivar isso ao longo de caminhos de circuito que funcionem para sua tecnologia. "

p Os pesquisadores da UW usaram a deposição de vapor químico para cultivar nanofitas de grafeno em cristais de germânio. Esta técnica flui uma mistura de metano, gases hidrogênio e argônio em uma fornalha tubular. Em altas temperaturas, o metano se decompõe em átomos de carbono que se fixam na superfície do germânio para formar uma folha uniforme de grafeno. Ajustando as configurações da câmara, a equipe UW foi capaz de exercer um controle muito preciso sobre o material.

p "O que descobrimos é que quando o grafeno cresce no germânio, naturalmente forma nanofitas com essas muito suaves, bordas de poltrona, "disse Michael Arnold, professor associado de ciência e engenharia de materiais na UW-Madison. "As larguras podem ser muito, muito estreitas e os comprimentos das fitas podem ser muito longos, então, todos os recursos desejáveis ​​que queremos nas nanofitas de grafeno estão acontecendo automaticamente com essa técnica. "

p Grafeno, um átomo de espessura, folha bidimensional de átomos de carbono, é conhecido por mover elétrons na velocidade da luz em sua superfície sem interferência. Essa alta mobilidade torna o material um candidato ideal para aplicações mais rápidas, eletrônicos mais eficientes em termos de energia.

p Contudo, a indústria de semicondutores quer fazer circuitos iniciar e parar elétrons à vontade por meio de band-gaps, como fazem em chips de computador. Como um semimetal, o grafeno naturalmente não tem band-gaps, tornando-se um desafio para a adoção generalizada da indústria. Até agora.

p Para confirmar essas descobertas, Os pesquisadores da UW foram para os cientistas da equipe da Argonne, Brian Kiraly e Nathan Guisinger, no Center for Nanoscale Materials, um DOE Office of Science User Facility localizado em Argonne.

p "Temos alguns recursos muito exclusivos aqui no Center for Nanoscale Materials, "disse Guisinger." Nossas instalações não são apenas projetadas para trabalhar com todos os tipos de materiais, de metais a óxidos, também podemos caracterizar, crescer e sintetizar materiais. "

p Usando microscopia de tunelamento de varredura, uma técnica que usa elétrons (em vez de luz ou olhos) para ver as características de uma amostra, os pesquisadores confirmaram a presença de nanofitas de grafeno crescendo no germânio. Os dados coletados das assinaturas eletrônicas permitiram aos pesquisadores criar imagens das dimensões e orientação do material. Além disso, eles foram capazes de determinar sua estrutura de banda e a extensão na qual os elétrons se espalharam por todo o material.

p "Estamos analisando propriedades físicas fundamentais para verificar se é, na verdade, grafeno e mostra algumas propriedades eletrônicas características, "disse Kiraly." O que é ainda mais interessante é que essas nanofitas podem crescer em certas direções em um lado do cristal de germânio, mas não os outros dois lados. "

p Para uso em dispositivos eletrônicos, a indústria de semicondutores está principalmente interessada nas três faces de um cristal de germânio. Representando esses rostos em termos de coordenadas (X, Y, Z), onde átomos individuais se conectam uns aos outros em uma estrutura de grade em forma de diamante, cada face de um cristal (1, 1, 1) terá eixos que diferem de um (1, 1, 0) para o outro (1, 0, 0).

p Pesquisas anteriores mostram que as folhas de grafeno podem crescer nas faces de cristal de germânio (1, 1, 1) e (1, 1, 0). Contudo, esta é a primeira vez que qualquer estudo registrou o crescimento de nanofitas de grafeno no (1, 0, 0) rosto.

p Conforme suas investigações continuam, os pesquisadores agora podem concentrar seus esforços em exatamente por que as nanofitas de grafeno autodirecionadas crescem no (1, 0, 0) enfrentar e determinar se existe alguma interação única entre o germânio e o grafeno que pode desempenhar um papel.