Os semicondutores, materiais que conduzem a eletricidade em determinadas condições são componentes fundamentais dos dispositivos eletrónicos, a matéria-prima de ‘chips’ (circuitos integrados) usados em ‘smartphones’, jogos de vídeo e computadores.
Assim, a criação de um semicondutor que consiste “numa única folha de átomos de carbono unidos pelas mais fortes ligações conhecidas”, abre caminho a “um novo modo” de se trabalhar no campo da eletrónica, indica um comunicado do ITG.
A investigação, publicada na revista científica Nature, foi liderada por Walter de Heer, professor de física no ITJ, integrando a equipa investigadores que trabalham em Atlanta, Geórgia, e Tianjin, China.
O objetivo era produzir um semicondutor de grafeno “compatível com os métodos tradicionais de processamento microeletrónico”, numa altura em que o silício, o material semicondutor mais comummente usado, “está a atingir o seu limite face a uma computação cada vez mais rápida e a dispositivos eletrónicos mais pequenos”.
“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”, diz de Heer, citado no comunicado.
O investigador começou a explorar materiais à base de carbono como potenciais semicondutores no início da sua carreira e em 2001 começou a estudar o “grafeno bidimensional”.
Durante a década seguinte, a sua equipa continuou a trabalhar no aperfeiçoamento do material na Geórgia Tech e mais tarde passou a colaborar com colegas do Centro Internacional de Nanopartículas e Nanossistemas de Tianjin, na Universidade de Tianjin, que de Heer fundou em 2014 com Lei Ma, diretor do centro e coautor do artigo agora publicado.
A principal questão a resolver era fazer o semicondutor de grafeno ‘ligar’ e ‘desligar’ ao ser sujeito a correntes elétricas para que funcionasse como o silício.
As medições dos cientistas mostraram que o semicondutor de grafeno tem uma mobilidade 10 vezes maior que o silício, ou seja, os eletrões movem-se com muito baixa resistência, o que na eletrónica resulta numa computação mais rápida.
“É como conduzir numa estrada de gravilha ou numa autoestrada (…) É mais eficiente, não aquece tanto e permite velocidades mais altas”, adianta de Heer.
A equipa produziu o único semicondutor bidimensional que possui todas as propriedades necessárias para ser usado na nanoeletrónica e cujas propriedades elétricas são muito superiores às de quaisquer outros semicondutores 2D atualmente em desenvolvimento, precisa o comunicado.
Segundo os investigadores, o “grafeno epitaxial” pode causar uma mudança de paradigma no campo da eletrónica e permitir tecnologias completamente novas que aproveitem as suas propriedades únicas.
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