p Nanotecnologia é um termo aplicado a uma variedade de campos, desde roupas e tintas automotivas a equipamentos esportivos e eletrônicos. No final, tudo se refere a um tamanho, o nanômetro (nm), e a habilidade da humanidade de entender, controlar e manipular os fenômenos únicos que ocorrem nesta dimensão. Para perspectiva, uma folha de papel tem cerca de 100, 000 nm de espessura. p Na IBM Research e, em alguns projetos, com o apoio de financiamento do governo, os cientistas estão explorando a nanoescala para melhorar a densidade de potência e a eficiência energética de dispositivos eletrônicos, incluindo tudo, desde telefones celulares a sensores de IoT e centros de dados em nuvem gigantes.

p Um desses projetos está sendo liderado pelo cientista Elad Koren, do laboratório da IBM em Zurique. No projeto, que é financiado pelo programa Ambizione dentro da Swiss National Science Foundation (SNSF), a equipe está focada em compreender a física básica do empilhamento de materiais 2D, incluindo o grafeno atualmente popular.

p Embora haja muito entusiasmo em torno do grafeno, é considerado um dos materiais mais promissores para futuros dispositivos eletrônicos semicondutores e quânticos devido às suas propriedades eletrônicas superiores. Ele também exibe ricas propriedades físicas, dependendo de como ele é empilhado em cima de outro cristal 2D, e é aqui que fica realmente interessante e um pouco complicado.

p Quando as duas camadas empilhadas são feitas do mesmo material, como o grafeno, um conjunto especial de superredes 2D periódicas surgirá em ângulos específicos. Essa incompatibilidade também pode induzir um gap em sistemas de grafeno de duas camadas, produzindo um dos primeiros passos para a construção de dispositivos do tipo transistor para dispositivos eletrônicos de próxima geração que são mais poderosos, ainda energeticamente eficiente.

p Koren e seus colegas publicaram seus resultados iniciais na edição de setembro de 2016 da revista peer-review Nature Nanotechnology . No artigo, a equipe demonstrou como, usando a ponta afiada de um microscópio de força atômica, eles podem controlar com precisão o que parece ser uma chave de casa comum (Fig. 1).

p O dispositivo em formato de chave nanométrico pode ser girado como as mãos em uma fechadura de 0 a 360 graus, que poderia ser usado como um interruptor para ligar e desligar a corrente de um transistor de efeito de campo de túnel (TFET), um passo importante na redução do vazamento de energia em dispositivos eletrônicos.

p "Alcançamos uma precisão sem precedentes no controle da configuração rotacional com uma resolução angular - melhor do que 0,1 graus. Isso nos permite explorar a natureza fundamental da pilha e realizar todo o seu potencial, "disse Koren.

p A capacidade de controlar a configuração de empilhamento com alta precisão angular permite controlar e projetar muitas propriedades físicas e realizar novos materiais novos em vários campos da ciência e tecnologia, como:eletrônica, ótica, termoelétrica e eletromecânica.

p O dispositivo também permite um alto fluxo magnético dentro de uma única célula de cristal que produz a famosa borboleta de Hofstadter, o comportamento teorizado de elétrons sob um forte campo magnético e um potencial periódico.

p As leis da fricção não escapam do nano regime e mesmo nessa pequena escala o atrito torna-se um desafio para o dispositivo em forma de chave e, como sabemos, fricção causa calor, desgasta e dissipa energia - uma propriedade infeliz nessa escala.

p Incrivelmente, a incompatibilidade rotacional em sistemas em camadas 2D suprime fortemente o atrito e a dissipação de energia, um efeito conhecido como superlubricidade.

p "Praticamente não há atrito. Baseia-se simplesmente em encontrar o ângulo certo, "acrescenta Koren.

p Koren espera que, ao compartilhar sua pesquisa com outras pessoas da área, isso desperte novos materiais e designs de dispositivos.