A estrutura 2-D exclusiva do grafeno significa que os elétrons viajam por ele de maneira diferente da maioria dos outros materiais. Uma consequência desse transporte único é que a aplicação de uma voltagem não interrompe os elétrons como na maioria dos outros materiais. Isto é um problema, porque para fazer aplicações úteis de grafeno e seus elétrons únicos, como computadores quânticos, é necessário ser capaz de parar e controlar os elétrons do grafeno.

Uma equipe interdisciplinar de cientistas da Universidad Autonoma de Madrid (Espanha), Université Grenoble Alpes (França), O Laboratório Ibérico Internacional de Nanotecnologia (Portugal) e a Aalto University resolveram este problema de longa data. A equipe incluiu pesquisadores experimentais Eva Cortés del Río, Pierre Mallet, Héctor González-Herrero, José María Gómez-Rodríguez, Jean ‐ Yves Veuillen e Iván Brihuega e teóricos, incluindo Joaquín Fernández-Rossier e Jose Lado, professor assistente do departamento de Física Aplicada da Aalto.

A equipe experimental usou tijolos atômicos para construir paredes capazes de parar os elétrons de grafeno. Isso foi conseguido através da criação de paredes atômicas que confinavam os elétrons, levando a estruturas cujo espectro foi então comparado com as previsões teóricas, demonstrando que os elétrons estavam confinados. Em particular, foi obtido que as estruturas projetadas deram origem a um confinamento quase perfeito de elétrons, como demonstrado a partir do surgimento de ressonâncias de poços quânticos nítidos com uma vida útil notavelmente longa.

O trabalho, publicado esta semana em Materiais avançados , demonstra que paredes impenetráveis ​​para elétrons de grafeno podem ser criadas pela manipulação coletiva de um grande número de átomos de hidrogênio. Nos experimentos, um microscópio de tunelamento de varredura foi usado para construir paredes artificiais com precisão sub nanométrica. Isso levou a nanoestruturas de grafeno de formas arbitrariamente complexas, com dimensões que variam de dois nanômetros a um mícron.

Mais importante, o método não é destrutivo, permitindo que os pesquisadores apaguem e reconstruam as nanoestruturas à vontade, fornecendo um grau de controle sem precedentes para criar dispositivos artificiais de grafeno. Os experimentos demonstram que as nanoestruturas projetadas são capazes de confinar perfeitamente os elétrons de grafeno nessas estruturas projetadas artificialmente, superando o desafio crítico imposto pelo túnel Klein. Em última análise, isso abre muitas possibilidades novas e interessantes, à medida que as nanoestruturas realizam pontos quânticos de grafeno que podem ser seletivamente acoplados, abrindo possibilidades para matéria quântica artificialmente projetada.