Pesquisadores no Japão encontraram uma maneira de formar dois materiais, cada um feito de três camadas de grafeno. O grafeno de cada material é empilhado de forma diferente e possui propriedades elétricas exclusivas. Seu trabalho tem implicações para o desenvolvimento de novos dispositivos eletrônicos, como fotossensores que convertem luz em energia elétrica.

Em 2004, dois cientistas perceberam que haviam isolado uma única camada de átomos de carbono em uma fita adesiva usada para limpar um cristal de grafite. Desde então, o grafeno conquistou a imaginação dos pesquisadores devido às suas propriedades fascinantes. É 200 vezes mais forte que o aço, é muito flexível, e é um excelente condutor de eletricidade.

Os átomos de carbono do grafeno são organizados em hexágonos, formando uma estrutura semelhante a um favo de mel. Colocar uma camada de grafeno sobre a outra leva à formação de grafeno de duas camadas. As camadas podem ser dispostas em uma de duas posições:os centros dos hexágonos de carbono de cada camada podem ser organizados imediatamente acima um do outro, chamado de empilhamento AA, ou eles podem ser deslocados para a frente de modo que um hexágono central em uma camada esteja acima de um átomo de carbono abaixo dela, chamado de empilhamento AB. O empilhamento AB de duas camadas de grafeno leva à formação de um material com propriedades semicondutoras pela aplicação de um campo elétrico externo.

Empilhar deliberadamente três camadas de grafeno tem se mostrado difícil. Mas fazer isso pode ajudar os pesquisadores a estudar como as propriedades físicas dos materiais de três camadas mudam com base na orientação de empilhamento. Isso pode levar ao desenvolvimento de novos dispositivos elétricos. Pesquisadores da Universidade Tohoku do Japão e da Universidade de Nagoya já fabricaram dois tipos diferentes de grafeno de três camadas com propriedades elétricas diferentes.

Eles aqueciam o carboneto de silício usando um de dois métodos. Em um experimento, carboneto de silício foi aquecido a 1, 510 ° C sob árgon pressurizado. Noutro, foi aquecido a 1, 300 ° C em alto vácuo. Ambos os materiais foram pulverizados com gás hidrogênio, no qual as ligações foram quebradas para formar átomos de hidrogênio individuais. Dois tipos de grafeno de três camadas então se formaram. O carboneto de silício aquecido sob argônio pressurizado formado em grafeno empilhado com ABA, em que os hexágonos das camadas superior e inferior estavam exatamente alinhados, enquanto a camada do meio estava ligeiramente deslocada. O carboneto de silício aquecido a vácuo desenvolvido em grafeno empilhado ABC, em que cada camada foi ligeiramente deslocada na frente da que está abaixo dela.

Os pesquisadores então examinaram as propriedades físicas de cada material e descobriram que seus elétrons se comportavam de maneira diferente. O grafeno ABA era um excelente condutor elétrico, semelhante ao grafeno monocamada. O grafeno ABC, por outro lado, atua mais como o grafeno AB por ter propriedades semicondutoras.

"O sucesso atual na fabricação seletiva de grafeno de três camadas ABA e ABC ampliaria a viabilidade de dispositivos nanoeletrônicos baseados em grafeno com números de camadas variáveis ​​e sequências de empilhamento, "concluem os pesquisadores em seu estudo publicado na revista NPG Asia Materials .