Estrutura com espessura atômica traz problemas durante testes

Oficialmente considerado o material mais forte que o homem já conseguiu medir, o grafeno vem sendo anunciado como a grande esperança do mundo tecnológico para a criação de dispositivos extremamente duráveis e velozes.

Algumas empresas já deram o pontapé inicial e trabalham no desenvolvimento de ferramentas e componentes eletrônicos, utilizando esta resistente estrutura de grafite. Não há como negar que a comunidade em geral ficou empolgada com a possibilidade de colocar as mãos em aparelhos criados com grafeno.

Porém, pode ser que este sonho ainda esteja um pouco longe de se tornar realidade. Algumas instabilidades apresentadas pelo material durante os testes levantaram dúvidas quanto à aplicação do grafeno na indústria eletrônica.

Mas primeiro... O que é grafeno mesmo?

O grafeno já foi o assunto de vários artigos e notícias aqui no Baixaki. Porém, não custa relembrar as propriedades e particularidades que esse material possui. O grafeno é a mais fina lâmina que se pode obter a partir do grafite. Ela possui apenas um átomo de espessura e é composta por átomos de carbono com estruturas hexagonais (bem parecido com um favo de mel em uma colmeia). Se dobrada, essa lâmina gera nanotubos de carbono.

Uma das propriedades do grafeno é a alta condutividade. Para se ter uma ideia de quão rápido os elétrons passam pelo material, tenha em mente que o silício, material mais usado atualmente para produção de condutores e semicondutores, pode gerar frequências de até 20 GHz. O grafeno alcança velocidades superiores a 200 GHz, podendo chegar a até 1 THz. Além de veloz, o material é extramente resistente e maleável.

Com os dias contados?

Toda essa velocidade do grafeno se deve à rapidez com a qual os elétrons transitam pelo material (chegando a ser 100 vezes maior do que no silício). Porém, isso acontece apenas quando o supercondutor está isolado. Uma vez que o grafeno seja colocado sobre um substrato, toda essa agilidade acaba.

O fim do grafeno?Joseph Stroscio foi um dos realizadores dos testes feitos com grafeno no Instituto Nacional de Padronização e Tecnologia (NIST) dos Estados Unidos.

Segundo ele, para que o material seja utilizado em sua capacidade máxima, é necessário antes entender como ele se comporta nas condições do mundo real, misturando-se com outros materiais e condutores.

Problemas básicos

Em qualquer circuito integrado, a mistura de materiais é inevitável, principalmente os processadores, que são um verdadeiro sanduíche com camadas alternadas de condutores, isolantes e circuitos.

Ao colocar o grafeno nessa salada de componentes, ele perde suas tão admiradas propriedades. E não precisa de muito, basta colocar uma lâmina de grafite com a folha de qualquer outro condutor (separados por algum isolante) para que o entusiasmo comece a desaparecer.

De acordo com Nikolai Zhitenev, outro membro da equipe de testes do NIST, o problema está na interferência que os elétrons da camada isolante exercem sobre o grafeno. Eles fazem com que os elétrons presentes na camada da lâmina de grafite fiquem presos em uma espécie de bolsão, reduzindo a mobilidade.

Isso acontece porque os elétrons, já mais lentos pela simples presença de outro condutor, perdem ainda mais energia na presença de campo eletromagnético. Com isso, eles não têm força o suficiente para transpassar os buracos que surgem na folha de grafeno, criando assim pontos quânticos.

Algo de bom

Porém, nem tudo é ruim nessa história. A fácil criação e observação desses bolsões de elétrons permite abrir uma nova linha de pesquisas, visando a encontrar melhores aplicações para eles. Além disso, a observação de isolantes em nível atômico tornou-se uma realidade.

Observar isolantes em nível atômico já é possível

Se antes a observação desse material era algo impossível (pela proximidade do microscópio de tunelamento com o material a ser estudado), o grafeno torna possível que o estudo seja feito sem estragar a amostra de estudo ou danificar o microscópio.

Mesmo que algumas empresas estejam produzindo componentes e dispositivos com grafeno, a produção em larga escala para o comércio pode demorar mais alguns anos. O jeito é esperar e torcer para que tudo caminhe de maneira rápida e segura.

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