Pesquisadores criam componentes e circuitos eletrônicos baseados em grafite

Baseado em artigo de John Toon - 16/03/2006

O grafite, a forma de carbono com que são fabricados os lápis, poderá se tornar a base para uma nova classe de componentes eletrônicos em nanoescala, com duas vantagens fundamentais: ao mesmo tempo em que terão as atrativas propriedades dos nanotubos de carbono, eles poderão ser construídos com as técnicas hoje utilizadas pela indústria da microeletrônica.

Utilizando pequenas camadas de grafeno, uma forma de grafite, cientistas norte-americanos (Instituto de Tecnologia da Geórgia) e franceses (Centro Nacional de Pesquisa Científica) construíram transistores e vários circuitos básicos, demonstrando que o novo conceito é viável.

Eles esperam conseguir construir esses novos circuitos eletrônicos com camadas de grafeno de apenas 10 átomos de espessura. Nestas dimensões, esses sistemas eletrônicos revolucionários deverão manipular os elétrons como ondas - como a fotônica controla as ondas de luz - e não como partículas, como na eletrônica convencional.

"Nós esperamos construir componentes de um tipo que realmente não possuem similares na eletrônica baseada no silício, o que torna esta uma forma inteiramente diferente de se olhar para a eletrônica," diz Walt de Heer, um dos participantes da pesquisa.

"Nosso objetivo último é integrar estruturas eletrônicas que funcionam a partir da difração dos elétrons, ao invés da difusão dos elétrons. Isto irá permitir a construção de componentes muito pequenos, com altíssima eficiência e baixa consumo de energia," complementa ele.

Os nanotubos de carbono são promissores, mas várias dificuldades tecnológicas ainda devem ser vencidas até que eles cheguem às linhas industriais de fabricação. Entre esses desafios estão, principalmente, a dificuldade de se integrar os nanotubos em outros dispositivos eletrônicos e sua fabricação padronizada em grandes volumes.

"Nanotubos são simplesmente grafenos que foram enrolados em formato cilíndrico," explica de Heer. "Utilizando fitas estreitas de carbono, nós podemos ter todas as propriedades dos nanotubos, porque essas propriedades se devem ao grafeno e ao confinamento dos elétrons, e não à estrutura do nanotubo."

Os componentes eletrônicos de grafeno foram produzidos com a tecnologia da litografia, a mesma hoje utilizada na fabricação de chips de silício. O processo também começa a partir do carbeto de silício. Aquecendo-o em uma câmara de alto vácuo, os cientistas eliminaram os átomos de silício, deixando apenas uma camada superficial e contínua de grafeno.

O grafeno foi recoberto com o mesmo material fotoresistente utilizado pela indústria eletrônica. Empregando litografia óptica ou por feixe de elétrons, os componentes foram desenhados sobre a superfície, retirando-se a seguir, o grafeno desnecessário.

A pesquisa foi apresentada na reunião anual da American Physical Society.

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