Grafeno se renova com artes japonesas do origami e kagome

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/02/2021

As dobraduras do grafeno criam transistores sem a necessidade de adição de outros elementos químicos, como ocorre na dopagem do silício.
[Imagem: Sussex University]

Origami de grafeno

Físicos e engenheiros da Universidade de Sussex, no Reino Unido, afirmam ter criado os menores e mais rápidos microchips já feitos usando grafeno.

Os circuitos ainda são os simples possíveis, mas a técnica pode permitir a conexão dos transistores de grafeno com os componentes eletrônicos tradicionais, o que é uma das dificuldades em transpor o grafeno dos laboratórios para a indústria.

O avanço consistiu em usar no grafeno a técnica japonesa de dobraduras, criando "nano-origamis" que se comportam como transistores - só que transistores cerca de 100 vezes menores do que os transistores de silício.

"Estamos criando dobras mecanicamente em uma camada de grafeno. É um pouco como um nano-origami. Usar esses nanomateriais tornará nossos chips de computador menores e mais rápidos. É absolutamente crítico que isso aconteça, já que os fabricantes de computadores estão agora no limite do que podem fazer com a tecnologia de semicondutores tradicional. Em última análise, isso tornará nossos computadores e telefones milhares de vezes mais rápidos no futuro," disse o professor Alan Dalton

A manipulação mecânica dos materiais é uma técnica já usada com o silício. De fato, o silício expandido - ou tensionado (strained) - tornou-se a grande estrela da indústria semicondutora nos últimos 20 anos, devido aos ganhos de eficiência e redução no consumo de energia. A técnica do tensionamento também já foi aplicada ao diamante.

"Este tipo de tecnologia - 'tensotrônica' usando nanomateriais, em vez de eletrônica - permite espaço para mais chips dentro de qualquer dispositivo. Tudo o que queremos fazer com os computadores - para acelerá-los - pode ser feito amassando o grafeno como isto que fizemos," disse o pesquisador Manoj Tripathi.

O grafeno kagome deverá ser um semicondutor, embora não se saiba ainda como sintetizá-lo.
[Imagem: R. Pawlak/Universidade da Basileia]

Grafeno kagome

Já o trabalho de Rémy Pawlak e colegas do Instituto de Nanociências da Suíça, está ainda no nível teórico.

Pawlak descobriu que é possível sintetizar o grafeno em uma estrutura diferente dos tradicionais favos de mel com átomos de carbono nos cantos.

A estrutura é muito mais complexa, comparada pelos pesquisadores à arte japonesa chamada kagome, uma antiga arte de tecelagem, muito usada para fazer cestas.

No grafeno kagome, que na verdade é um híbrido de átomos de carbono e nitrogênio, os átomos se organizam em um padrão regular de hexágonos e triângulos, mas que se estruturam para formar uma estrutura favo de mel em maior escala, imitando o grafeno tradicional.

Os cálculos teóricos preveem que o grafeno kagome deverá ter propriedades completamente diferentes do grafeno: Ele deve ser um semicondutor.

Em outras palavras, as propriedades de condução elétrica do material poderão ser ligadas ou desligadas, como acontece com o silício dos transistores. Desta forma, o grafeno kagome difere significativamente do grafeno, cuja condutividade não pode ser ligada e desligada tão facilmente, o que dificulta seu uso na fabricação de componentes eletrônicos.

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