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Mais uma do carbono : o grafite como semicondutor !

A estrutura do grafite é constituída de camadas de grafeno, folinhas hexagonais de átomos de carbono ordenados. Em cada camada, os átomos de carbono são ligados por ligações covalentes - ligações cerca de 50 vezes mais fortes que aquelas existentes entre as camadas -, por isso é fácil separar as camadas.





Estrutura do grafite.

Créditos: MBI.



Ultimamente, nanomateriais de carbono que possuem propriedades únicas puderam ser aplicados na fabricação de componentes eletrônicos e de sensores. Esses nanomateriais são constituídos de camadas finas atômicas, compostas de átomos de carbono uniformemente repartidos, tal como o grafeno ou as camadas enroladas de nanotubos de carbono As propriedades dos elétrons em tais estruturas são parecidas com aquelas dos cristais de grafite constituídos de empilhamentos de camadas de grafeno.




Representação da dinâmica dos elétrons durante os 1.000 primeiros femtosegundos. A estrutura cônica representa o estado energético dos elétrons (os elétrons são sinalizados em vermelho). A energia dos elétrons é representada como função dos pulsos nas direções kx e ky.

Créditos: MBI.



Os pesquisadores do Instituto Max Born de Berlin (MBI) analisaram o comportamento de elétrons "filmando-os" com o auxílio de pulsos de laser. Os pulsos serviram para excitar os elétrons e os pesquisadores observaram a volta a seu estado fundamental. A resolução temporal era de 10 femtosegundos (um femtosegundo corresponde a 10-15 segundos). De fato, segundo Markus Breusing, do MBI, os procedimentos habituais são por volta de 5 vezes mais lentos. Conforme as observações dos pesquisadores, os elétrons formam um gás quente, de 2.500o C, após 30 femtosegundos. Colisões com a rede cristalina os fazem, em seguida, perder uma grande parte dessa energia e, nos 500 femtosegundos seguintes, a temperatura cai a 200o C. Os elétrons voltam a seu estado inicial após alguns milhares de femtosegundos.

A dinâmica dos elétrons tem influência sobre o transporte elétrico e poderia levar ao desenvolvimento de transistores, podendo "acender" e "apagar" o fluxo de corrente de forma extremamente rápida.

Press Release do Forchungsverbund Berlin e.V., 02 março, 2009 (Tradução - MIA).


Nota do Scientific Editor: o trabalho que deu origem esta notícia, de título "Ultrafast carrier dynamics in graphite", de autoria de M. Breusing, C. Ropers e T. Elsaesser, foi publicado na revista Physical Review Letters, volume 102, 086809, 2009.


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Grafenos: futuro da miniaturização?


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