Nanotecnologia

Grafeno lido na vertical torna tudo mais fácil

Heteroestrutura lê o grafeno na vertical
O efeito termoiônico do grafeno pode ser aproveitado em toda a sua extensão usando técnicas comuns da indústria eletrônica. [Imagem: ICFOFabien Vialla]

Fotodetectores de grafeno

Para explorar as muitas vantagens que o grafeno e demais materiais bidimensionais têm graças à sua espessura atômica, o trivial tem sido conectar eletrodos a essas folhas ultrafinas, de forma a injetar e ler os sinais.

Mathieu Massicotte, do Instituto de Ciências Fotônicas, na Espanha, estabeleceu agora uma ponte direta entre o mundo 2D dessas nanoestruturas tão promissoras e o mundo 3D, no qual todos esperam usufruir dos seus benefícios.

Massicotte criou heteroestruturas verticais que permitem tirar proveito do efeito foto-termoiônico ao longo de toda a folha de grafeno.

"Todo o mundo sabe que é possível detectar luz com o grafeno usando geometrias planares, mas o que acontece na direção ortogonal? Para responder, você precisa pensar fora da caixa 2D," brinca o professor Frank Koppens, coordenador do trabalho.

Câmeras e telecomunicações

Os dispositivos criados pela equipe demonstraram que heteroestruturas feitas de grafeno e outros materiais, como a molibdenita, podem ser usadas para detectar fótons de baixa energia que elevam drasticamente a eficiência de aplicações optoeletrônicas, incluindo câmeras, espectrômetros de infravermelho e sistemas de telecomunicações.

Os componentes usam o grafeno para captar fótons de baixa energia, gerados pela radiação infravermelha, que energizam elétrons do próprio grafeno. As barreiras verticais então coletam apenas os chamados "elétrons quentes", de energia mais elevada. Ou seja, a coisa toda funciona como uma espécie de amplificador dos sinais mais fracos.

Outra vantagem é que, embora usando grafeno e molibdenita, dois materiais ainda na categoria de "promissores", tudo foi feito usando a tecnologia tradicional de silício utilizada pela indústria eletrônica.

Bibliografia:

Photo-thermionic effect in vertical graphene heterostructures
M. Massicotte, P. Schmidt, F. Vialla, K. Watanabe, T. Taniguchi, K. J. Tielrooij, F. H. L. Koppens
Nature Communications
Vol.: 7, Article number: 12174
DOI: 10.1038/ncomms12174




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