p Uma equipe de pesquisa internacional investigou pela primeira vez as propriedades ópticas do grafeno nanoporoso tridimensional na linha de luz infravermelha IRIS do anel de armazenamento de elétrons BESSY II. Os experimentos mostram que as excitações plasmônicas (oscilações da densidade de carga) neste novo material podem ser controladas com precisão pelo tamanho dos poros e pela introdução de impurezas atômicas. Isso pode facilitar a fabricação de sensores químicos altamente sensíveis. p O carbono é um elemento muito versátil. Não só forma diamantes, grafite, e carvão, mas também pode assumir uma forma plana como uma matriz hexagonal - grafeno. Este material, consistindo em apenas uma única camada atômica, possui muitas propriedades extremas. É altamente condutivo, opticamente transparente, e é mecanicamente flexível e capaz de suportar cargas. André Geim e Konstantin Novoselov receberam o Prêmio Nobel de Física 2010 pela descoberta dessa forma exótica de carbono. E recentemente, uma equipe japonesa teve sucesso no empilhamento de camadas bidimensionais de grafeno em uma arquitetura tridimensional com poros do tamanho de nanômetros.

p Plasmons ajustáveis

p Uma equipe de pesquisa operada por um grupo da Universidade Sapienza em Roma fez agora, pela primeira vez, uma investigação detalhada das propriedades ópticas do grafeno 3D em BESSY II. A equipe foi capaz de verificar a partir dos dados como as oscilações da densidade de carga, conhecidos como plasmons, se propagam em grafeno tridimensional. Ao fazer isso, eles determinaram que esses plasmons seguem as mesmas leis físicas do grafeno 2D. Contudo, a frequência dos plasmons no grafeno 3D pode ser controlada com muita precisão, seja pela introdução de impurezas atômicas (dopagem), pelo tamanho dos nanoporos, ou ligando moléculas específicas de certas maneiras ao grafeno. Desta maneira, o novo material também pode servir para a fabricação de sensores químicos específicos, como os autores escrevem em Nature Communications . Além disso, o novo material é interessante como um material de eletrodo para emprego em células solares.

p Vantagens fornecidas pela linha de luz IRIS

p Os pesquisadores usaram a linha de luz IRIS na fonte síncrotron BESSY II em Berlim para sua vantagem para suas investigações. O infravermelho de banda larga está disponível lá, que facilita especialmente a análise espectroscópica de novos materiais usando radiação terahertz. "Um modo de operação especial do anel de armazenamento BESSY II chamado low-alpha nos permitiu medir a condutividade óptica do grafeno tridimensional com uma relação sinal-ruído particularmente alta. Isso dificilmente é possível com métodos padrão, especialmente na região de terahertz. Contudo, é exatamente esta região que é importante para observar as propriedades físicas críticas ", diz o Dr. Ulrich Schade, chefe do grupo na linha de infravermelho.