p Uma equipe internacional de pesquisadores liderada pela Universidade de Columbia desenvolveu uma técnica para manipular a condutividade elétrica do grafeno com compressão, trazendo o material um passo mais perto de ser um semicondutor viável para uso nos dispositivos eletrônicos de hoje. p "O grafeno é o melhor condutor elétrico que conhecemos na Terra, "disse Matthew Yankowitz, um cientista pesquisador de pós-doutorado no departamento de física de Columbia e o primeiro autor do estudo. "O problema é que ele é bom demais para conduzir eletricidade, e não sabemos como pará-lo de forma eficaz. Nosso trabalho estabelece pela primeira vez um caminho para a realização de um band gap tecnologicamente relevante no grafeno, sem comprometer sua qualidade. Adicionalmente, se aplicado a outras combinações interessantes de materiais 2-D, a técnica que usamos pode levar a novos fenômenos emergentes, como magnetismo, supercondutividade, e mais."

p O estudo, financiado pela National Science Foundation e pela David and Lucille Packard Foundation, aparece na edição de 17 de maio de Natureza .

p As propriedades eletrônicas incomuns do grafeno, um material bidimensional (2-D) composto por átomos de carbono ligados hexagonalmente, têm entusiasmado a comunidade da física desde sua descoberta, há mais de uma década. O grafeno é o mais forte, material mais fino que se conhece. Ele também é um condutor de eletricidade superior - o arranjo atômico único dos átomos de carbono no grafeno permite que seus elétrons viajem facilmente em velocidades extremamente altas, sem a chance significativa de espalhamento, economizando energia preciosa normalmente perdida em outros condutores.

p Mas desligar a transmissão de elétrons através do material sem alterar ou sacrificar as qualidades favoráveis ​​do grafeno tem se mostrado malsucedido até o momento.

p "Um dos grandes objetivos da pesquisa do grafeno é descobrir uma maneira de manter todas as coisas boas sobre o grafeno, mas também criar um gap - um interruptor elétrico liga-desliga, "disse Cory Dean, professor assistente de física na Universidade de Columbia e investigador principal do estudo. Ele explicou que os esforços anteriores para modificar o grafeno para criar tal gap degradaram as propriedades intrinsecamente boas do grafeno, tornando-o muito menos útil. Uma superestrutura é promissora, Contudo. Quando o grafeno é imprensado entre as camadas de nitreto de boro (BN), um isolador elétrico atomicamente fino, e os dois materiais são alinhados rotacionalmente, o BN demonstrou modificar a estrutura eletrônica do grafeno, criando um gap que permite que o material se comporte como um semicondutor, isto é, tanto como condutor elétrico quanto como isolante. A lacuna de banda criada por esta camada sozinha, Contudo, não é grande o suficiente para ser útil na operação de dispositivos de transistores elétricos em temperatura ambiente.

p Em um esforço para aumentar essa lacuna de banda, Yankowitz, Reitor, e seus colegas do National High Magnetic Field Laboratory, a Universidade de Seul na Coréia, e a Universidade Nacional de Cingapura, comprimiu as camadas da estrutura BN-grafeno e descobriu que a aplicação de pressão aumentou substancialmente o tamanho do gap, bloquear de forma mais eficaz o fluxo de eletricidade através do grafeno.

p "À medida que apertamos e aplicamos pressão, o gap aumenta, "Yankowitz disse." Ainda não é uma lacuna grande o suficiente - uma chave forte o suficiente - para ser usada em dispositivos de transistor em temperatura ambiente, mas obtivemos uma compreensão fundamentalmente melhor de por que essa lacuna de banda existe em primeiro lugar, como pode ser ajustado, e como podemos direcioná-lo no futuro. Os transistores são onipresentes em nossos dispositivos eletrônicos modernos, então, se pudermos encontrar uma maneira de usar o grafeno como um transistor, ele terá aplicações generalizadas. "

p Yankowitz acrescentou que os cientistas vêm realizando experimentos em altas pressões em materiais tridimensionais convencionais há anos, mas ninguém ainda havia descoberto uma maneira de fazê-los com materiais 2-D. Agora, os pesquisadores poderão testar como a aplicação de vários graus de pressão altera as propriedades de uma vasta gama de combinações de materiais 2-D empilhados.

p "Qualquer propriedade emergente que resulte da combinação de materiais 2-D deve ficar mais forte à medida que os materiais são comprimidos, "Yankowitz disse." Podemos pegar qualquer uma dessas estruturas arbitrárias agora e comprimi-las, e a intensidade do efeito resultante é ajustável. Adicionamos uma nova ferramenta experimental à caixa de ferramentas que usamos para manipular materiais 2-D e essa ferramenta abre possibilidades ilimitadas para a criação de dispositivos com propriedades de designer. "