Cientistas do Instituto de Tecnologia da Geórgia, nos Estados Unidos, desenvolveram o primeiro semicondutor funcional feito a base de grafeno. A descoberta, publicada na edição deste mês da revista científica Nature, vem na perspectiva de substituir o uso do silício na produção de chips.
Segundo Walter de Heer, professor regente de física no Georgia Tech, o semicondutor de grafeno é compatível com métodos convencionais de processamento microeletrónico – uma necessidade para qualquer alternativa viável ao silício.
Comandada por Heer, a investigação quebrou o mito de que o grafeno funcionaria para compor produtos eletrônicos. “Agora temos um semicondutor de grafeno extremamente robusto com 10 vezes a mobilidade do silício e que também possui propriedades únicas não disponíveis no silício”, disse. “Mas a história do nosso trabalho nos últimos 10 anos tem sido: ‘Podemos fazer com que este material seja bom o suficiente para funcionar?’”, questiona o professor. As informações são do site científico EurekaArt.
Novo tipo de semicondutor
Ao longo de sua carreira acadêmica, Heer já imaginava o potencial eletrônico do grafeno. “Fomos motivados na esperança de introduzir três propriedades especiais do grafeno na eletrônica”, disse ele. “É um material extremamente robusto, que pode suportar correntes muito grandes e sem aquecer e destruir.”
Heer obteve grande avanço quando ele e sua equipe descobriram como 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. A equipe descobriu que, quando feito corretamente, o grafeno epitaxial se liga quimicamente ao carboneto de silício e passa a apresentar propriedades semicondutoras.
Durante a década seguinte, eles persistiram no aperfeiçoamento do material na Georgia Tech e mais tarde em colaboração com colegas do Centro Internacional de Nanopartículas e Nanossistemas de Tianjin, na Universidade de Tianjin, na China. Heer fundou o centro em 2014 com Lei Ma, diretor do centro e coautor do artigo.
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Avanços
O grafeno pode causar uma mudança de paradigma no campo da eletrônica e permitir novas tecnologias. O material permite que as propriedades de onda da mecânica quântica dos elétrons sejam utilizadas, o que é um requisito para a computação quântica.
“Nossa motivação para fazer eletrônica com grafeno já existe há muito tempo, e o resto foi apenas fazer acontecer”, disse de Heer. “Tivemos que aprender como tratar o material, como torná-lo cada vez melhor e, finalmente, como medir as propriedades. Isso demorou muito, muito tempo.”
De acordo com o pesquisador, não é incomum ver mais uma geração de eletrônicos a caminho. Antes do silício, existiam tubos de vácuo e, antes disso, fios e telégrafos. “Para mim, este é como um momento dos irmãos Wright”, disse de Heer. “Eles construíram um avião que podia voar 300 pés no ar. Mas os céticos perguntaram por que o mundo precisaria de voos quando já tinha trens e barcos rápidos. Mas eles persistiram e foi o início de uma tecnologia que pode levar as pessoas através dos oceanos.”
O que é o grafeno?
Produzido a partir do grafite, mineral em abundância no nosso planeta, o grafeno é o material mais fino do mundo também conhecido por sua resistência mecânica e condutividade térmica e elétrica.