Eletrônica

Elétrons finalmente domados no grafeno abrem caminho para nanotransistores

Redação do Site Inovação Tecnológica -  24/10/2017

Um eletrodo atomicamente fino funciona para os elétrons da mesma forma que uma lente interfere com os raios de luz.[Imagem: Yuhang Jiang/Rutgers University-New Brunswick]

Elétrons no grafeno

Um dos grandes trunfos do grafeno é a altíssima mobilidade dos elétrons através de sua malha hexagonal, o que lhe dá uma condutividade muito superior à dos metais.

Mas essa vantagem traz suas próprias dificuldades: ocorre que, quando disparam pelo grafeno, os elétrons não param mais.

Desta forma, para fabricar um transístor de grafeno é necessário fazer buracos no material, que funcionam como barreiras para que os elétrons possam ser controlados. Mas isso traz seus próprios problemas de engenharia, já que é muito difícil fazer buracos precisos em um material monoatômico, inibindo seu uso em escala industrial.

A boa notícia é que, depois de muito trabalho, Yuhang Jiang e seus colegas da Universidade Rutgers, nos EUA, descobriram como domar os elétrons no grafeno, abrindo o caminho para o transporte ultrarrápido de energia em componentes nanoeletrônicos, virtualmente sem perdas de energia e dissipação na forma de calor.

Lente de elétrons

Os elétrons desvairados foram controlados aplicando uma tensão elétrica através da ponta finíssima de um microscópio de rastreamento, que é normalmente usado para fazer o mapeamento das superfícies dos materiais em 3D - onde a ponta toca o grafeno ela tem o diâmetro de um átomo.

Esse arranjo experimental lembra um sistema óptico. A ponta do microscópio cria um campo de força que aprisiona os elétrons ou modifica suas trajetórias, de forma similar ao efeito que uma lente exerce sobre raios de luz. Os elétrons podem ser presos e liberados, oferecendo um meio de alta eficiência para ligar e desligar a corrente elétrica, o que é a base do funcionamento de um transístor.

"Você pode aprisionar elétrons sem fazer furos no grafeno. Se você mudar a tensão, você pode liberar os elétrons. Assim é possível capturá-los e liberá-los à vontade," disse a professora Eva Andrei, coordenadora da equipe.

Embora a demonstração envolva equipamentos de laboratório cuidadosamente operados, agora será possível trabalhar para reproduzir o efeito a partir dos próprios componentes, eventualmente tornando possível fabricar nanotransistores de grafeno ultrarrápidos em escala industrial.

Bibliografia:

Tuning a circular p-n junction in graphene from quantum confinement to optical guiding
Yuhang Jiang, Jinhai Mao, Dean Moldovan, Massoud Ramezani Masir, Guohong Li, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Francois M. Peeters, Eva Y. Andrei
Nature Nanotechnology
DOI: 10.1038/nnano.2017.181