p Novos experimentos mostraram que é possível que correntes extremamente altas passem pelo grafeno, uma forma de carbono. Isso permite que os desequilíbrios na carga elétrica sejam corrigidos rapidamente. p Mais uma vez, O grafeno provou ser um material bastante especial:uma equipe internacional de pesquisa liderada pelo Professor Fritz Aumayr do Instituto de Física Aplicada da TU Wien foi capaz de demonstrar que os elétrons no grafeno são extremamente móveis e reagem muito rapidamente. O impacto de íons de xenônio com uma carga elétrica particularmente alta em um filme de grafeno faz com que um grande número de elétrons sejam arrancados do grafeno em um ponto muito preciso. Contudo, o material foi capaz de substituir os elétrons em alguns femtossegundos. Isso resultou em correntes extremamente altas, que não seriam mantidos em circunstâncias normais. Suas extraordinárias propriedades eletrônicas tornam o grafeno um candidato muito promissor para futuras aplicações no campo da eletrônica.

p O Helmholtz-Center Dresden-Rossendorf e a Universidade de Duisburg-Essen participaram do experimento ao lado da TU Wien. A equipe internacional recebeu apoio teórico de Paris e San Sebastian, bem como de pessoal interno (Instituto de Física Teórica da TU Wien).

p Íons altamente carregados

p 'Trabalhamos com íons de xenônio extremamente altamente carregados, 'explica Elisabeth Gruber, um aluno de doutorado da equipe de pesquisa do Professor Aumayr. 'Até 35 elétrons são removidos dos átomos de xenônio, o que significa que os átomos têm uma carga elétrica positiva alta. '

p Esses íons são então disparados em uma única camada independente de grafeno, que é preso entre colchetes microscopicamente pequenos. 'O íon xenônio penetra no filme de grafeno, tirando assim um átomo de carbono do grafeno - mas isso tem muito pouco efeito, como a lacuna que se abriu no grafeno é então recarregada com outro átomo de carbono, 'explica Elisabeth Gruber. 'Para nós, o que é muito mais interessante é como o campo elétrico do íon altamente carregado afeta os elétrons no filme de grafeno. '

p Isso acontece antes mesmo do íon xenônio altamente carregado colidir com o filme de grafeno. Conforme o íon altamente carregado se aproxima, ele começa a arrancar elétrons do grafeno devido ao seu campo elétrico extremamente forte. No momento em que o íon passou totalmente pela camada de grafeno, ele tem uma carga positiva de menos de 10, em comparação com mais de 30 quando começou. O íon é capaz de extrair mais de 20 elétrons de uma pequena área do filme de grafeno.

p Isso significa que agora faltam elétrons na camada de grafeno, portanto, os átomos de carbono ao redor do ponto de impacto dos íons xenônio são carregados positivamente. 'O que você esperaria que acontecesse agora é que esses íons de carbono carregados positivamente se repelissem, voando no que é chamado de explosão de Coulomb e deixando uma grande lacuna no material, 'diz Richard Wilhelm do Helmholtz-Centre Dresden-Rossendorf, que atualmente trabalha na TU Wien como assistente de pós-doutorado. 'Mas surpreendentemente, Esse não é o caso. A carga positiva do grafeno é neutralizada quase instantaneamente. '

p Isso só é possível porque um número suficiente de elétrons pode ser substituído no grafeno em um intervalo de tempo extremamente curto de vários femtossegundos (quatrilionésimos de segundo). “A resposta eletrônica do material à interrupção causada pelo íon xenônio é extremamente rápida. Fortes correntes de regiões vizinhas do filme de grafeno prontamente reabastecem elétrons antes que uma explosão seja causada pelas cargas positivas que se repelem, 'explica Elisabeth Gruber. 'A densidade de corrente é cerca de 1000 vezes maior do que aquela que levaria à destruição do material em circunstâncias normais - mas ao longo dessas distâncias e escalas de tempo, o grafeno pode suportar tais correntes extremas sem sofrer nenhum dano. '

p Eletrônica ultrarrápida

p Esta mobilidade extremamente alta de elétrons no grafeno é de grande importância para uma série de aplicações potenciais:'A esperança é que, por este motivo, será possível usar o grafeno para construir eletrônicos ultrarrápidos. O grafeno também parece ser perfeitamente adequado para uso em óptica, por exemplo, na conexão de componentes ópticos e eletrônicos, 'diz Aumayr.