Esquema de um dispositivo de grafeno com uma resistência de contato que não é alterada pelas moléculas de água adsorvidas em sua superfície. Crédito:Anderson D. Smith
As moléculas de água distorcem a resistência elétrica do grafeno, mas uma equipe de pesquisadores europeus descobriu que quando este material bidimensional é integrado ao metal de um circuito, a resistência de contato não é prejudicada pela umidade. Essa constatação ajudará no desenvolvimento de novos sensores com significativa redução de custos.
As muitas aplicações do grafeno, uma folha atomicamente fina de átomos de carbono com extraordinária condutividade e propriedades mecânicas, incluem a fabricação de sensores. Eles transformam parâmetros ambientais em sinais elétricos que podem ser processados e medidos com um computador.
Devido à sua estrutura bidimensional, Os sensores baseados em grafeno são extremamente sensíveis e prometem bom desempenho com baixo custo de fabricação nos próximos anos.
Para alcançar isto, o grafeno precisa fazer contatos elétricos eficientes quando integrado a um circuito eletrônico convencional. Esses contatos adequados são cruciais em qualquer sensor e afetam significativamente seu desempenho.
Mas surge um problema:o grafeno é sensível à umidade, às moléculas de água no ar circundante que são adsorvidas em sua superfície. As moléculas de H2O mudam a resistência elétrica deste material de carbono, que introduz um sinal falso no sensor.
Contudo, Cientistas suecos descobriram que, quando o grafeno se liga ao metal dos circuitos eletrônicos, a resistência de contato (a parte da resistência total de um material devido ao contato imperfeito na interface) não é afetada pela umidade.
"Isso tornará a vida mais fácil para os projetistas de sensores, uma vez que eles não terão que se preocupar com a influência da umidade nos contatos, apenas a influência no próprio grafeno, "explica Arne Quellmalz, um Ph.D. aluno do KTH Royal Institute of Technology (Suécia) e principal pesquisador da pesquisa.
O estudo, publicado no jornal Materiais e interfaces aplicados ACS , foi realizado experimentalmente usando grafeno juntamente com metalização de ouro e substratos de sílica em estruturas de teste de modelo de linha de transmissão, bem como simulações de computador.
"Ao combinar o grafeno com a eletrônica convencional, você pode tirar proveito das propriedades exclusivas do grafeno e do baixo custo dos circuitos integrados convencionais. "diz Quellmalz, "Uma forma de combinar essas duas tecnologias é colocar o grafeno no topo da eletrônica acabada, em vez de depositar o metal no topo da folha de grafeno. "
Como parte do projeto europeu CO2-DETECT, os autores estão aplicando esta nova abordagem para criar os primeiros protótipos de sensores baseados em grafeno. Mais especificamente, o objetivo é medir o dióxido de carbono (CO 2 ), o principal gás de efeito estufa, por meio de detecção ótica de luz infravermelha média e com custos mais baixos do que com outras tecnologias.
