No século 21, a busca é desenvolver dispositivos eletrônicos menores e mais rápidos, seja para aplicações no setor médico ou na robótica. Os especialistas têm estado ocupados trabalhando na produção de materiais avançados para dispositivos eletrônicos modernos para atender a essa demanda crescente.
Agora, pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia alcançaram um grande avanço na eletrônica. Eles criaram com sucesso o primeiro semicondutor funcional do mundo feito de grafeno, uma única folha de átomos de carbono unidos pelas ligações mais fortes conhecidas.
Os semicondutores são componentes fundamentais de dispositivos eletrônicos e apresentam condutividade elétrica sob condições específicas. A descoberta revolucionária da Georgia Tech abre a porta a uma nova forma de fazer electrónica numa altura em que o silício, que é o material a partir do qual são feitos quase todos os produtos electrónicos modernos, está a atingir o seu limite face a uma computação cada vez mais rápida e a dispositivos electrónicos mais pequenos.
O semicondutor de grafeno criado pela equipe, liderada por Walter de Heer, professor de física da Georgia Tech, tem potencial para emergir como um substituto viável para o silício nos próximos anos. De acordo com o comunicado de imprensa, o semicondutor é compatível com métodos convencionais de processamento microeletrônico.
“Agora temos um semicondutor de grafeno extremamente robusto, com dez vezes a mobilidade do silício e que também possui propriedades únicas não disponíveis no silício”, o Senhor disse.
De Heer e seus colegas alcançaram esse avanço inventando um método para cultivar grafeno em pastilhas de carboneto de silício usando fornos especiais. Eles produziram grafeno epitaxial, que é uma camada única que cresce na face cristalina do carboneto de silício.
Eles também realizaram testes de condutividade do material por meio de uma técnica chamada dopagem e descobriram que o semicondutor de grafeno tem dez vezes a mobilidade do silício. Isso significa que os elétrons se movem com resistência muito baixa, o que, na eletrônica, se traduz em uma computação mais rápida.
Para alcançar este avanço, a equipe superou o obstáculo fundamental que tem atormentado a pesquisa do grafeno há décadas. Até este desenvolvimento, o grafeno carecia de um “band gap”, que é uma característica eletrônica crucial necessária para o funcionamento adequado dos semicondutores.
“Um problema antigo na eletrônica do grafeno é que o grafeno não tinha o intervalo de banda correto e não conseguia ligar e desligar na proporção correta,” disse Lei Ma, coautor do artigo. “Ao longo dos anos, muitos tentaram resolver isso com uma variedade de métodos. Nossa tecnologia atinge o intervalo de banda e é um passo crucial na realização da eletrônica baseada em grafeno.”
O grafeno epitaxial tem potencial para revolucionar o campo da eletrônica e abrir caminho para novas tecnologias. As propriedades únicas deste material poderiam permitir o desenvolvimento da computação quântica, que requer a utilização das propriedades de onda da mecânica quântica dos elétrons.
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