IBM apresenta primeiro circuito integrado de grafeno

Cientistas da IBM apresentaram o primeiro circuito integrado feito com componentes de grafeno.

Embora muito simples, a demonstração é um passo importante na transição do grafeno da categoria de material promissor para material útil.

Chip de grafeno

Em 2009, um grupo do MIT havia construído um chip de grafeno, bastante rudimentar, mas mostrando que seria possível utilizar as folhas de carbono com apenas um átomo de espessura em conjunto com componentes da eletrônica tradicional.

Em 2010, um outro grupo da própria IBM construiu um transístor de grafeno que bateu o recorde mundial de velocidade, operando a 300 GHz.

Agora, Phaedon Avouris e seus colegas construíram um circuito integrado de verdade, usando equipamentos industriais e componentes de grafeno.

O circuito consiste de um único transístor de grafeno com um par de indutores integrados em uma pastilha de carbeto de silício (SiC).

Pensando diferente

O maior avanço desse pequeno circuito está no desenvolvimento de uma técnica para fixar o grafeno no silício, já que vinha sendo difícil convencê-lo a aderir nos metais ou nos óxidos usados pela indústria eletrônica.

Avouris e seus colegas tiveram uma ideia genial: em vez de fabricar o grafeno e depois fixá-lo sobre o silício, eles pegaram o carbeto de silício, que é formado de silício e carbono, e retiraram o silício da camada superficial, deixando apenas os átomos de carbono, que formaram o grafeno.

A litografia fez o resto, desenhando o transístor no grafeno que já nasceu fixado no silício.

Os indutores - ou bobinas - foram construídos de alumínio diretamente sobre a pastilha. Uma camada de 120 nanômetros de dióxido de silício, depositado por evaporação, isola as voltas das bobinas do restante do circuito.

Misturador de frequências

O circuito funciona como um misturador de frequências, operando a 10 GHz. Misturadores de frequência são utilizados em sistema de comunicação por rádio como, por exemplo, nas redes de comunicações sem fios.

O próximo passo da pesquisa será otimizar o transístor, para que ele opere em velocidades mais altas, e projetar circuitos mais complexos.

É grande a expectativa na indústria para a construção de circuitos híbridos, incluindo componentes feitos com os semicondutores tradicionais e componentes feitos com grafeno.

Bibliografia:

Wafer-Scale Graphene Integrated Circuit
Yu-Ming Lin, Alberto Valdes-Garcia, Shu-Jen Han, Damon B. Farmer, Inanc Meric, Yanning Sun, Yanqing Wu, Christos Dimitrakopoulos, Alfred Grill, Phaedon Avouris, Keith A. Jenkins
Science
10 June 2011
Vol.: 332 no. 6035 pp. 1294-1297
DOI: 10.1126/science.1204428

Nanopartículas para uma água pura.

Pesquisadores canadenses indicam que um procedimento, barato, seria particularmente útil em situação de urgência, em caso de sinistros, por exemplo, para limitar a propagação de doenças como a gastroenterite ou o cólera.

Derek Gray, professor de química na Universidade MacGill (Canadá), e sua aluna de terceiro ciclo, Theresa Dankovich, recobriram com nanopartículas de prata folhas de papel poroso e absorvente. A seguir, aspergiram sobre o papel água contendo bactérias E. coli e E. faecalis, conhecidas por causar graves infecções e mesmo a morte.

O filtro conseguiu matar praticamente todas as bactérias e produzir uma água que satisfazia às normas afeitas à água potável, afirmam os pesquisadores.

Explicam que o papel é recoberto com uma baixa quantidade de prata. As nanopartículas ficam "presas" no papel, enquanto a água passa através deste.

Os pesquisadores devem, no entanto, fazer o teste de campo deste dispositivo para saber sua verdadeira eficácia e aperfeiçoá-lo.

Ainda neste começo de ano, pesquisadores israelenses anunciaram ter produzido um material de embalagem alimentar, antibacteriano, fabricado com a ajuda de nanopartículas de prata.

Synchro (Tradução - MIA).

Microscópio óptico enxerga vírus pela primeira vez

Nanoscópio

Cientistas criaram um novo microscópio que quebra o recorde de menor objeto que o olho humano consegue ver, superando o limite da difração da luz.

Até agora, um microscópio óptico comum só conseguia visualizar claramente objetos com cerca de um micrômetro - 0,001 milímetro.

Combinando um microscópio óptico com uma microesfera transparente - batizada de nanoscópio de microesfera -, pesquisadores da Universidade de Manchester, no Reino Unido, demonstraram ser possível enxergar diretamente coisas muito menores.

O novo microscópio consegue focar objetos várias vezes menores do que o limite atual, alcançando um recorde de visualização ao focar diretamente uma estrutura medindo 50 nanômetros (5 x 10^-8 metro) sob luz normal.

Isto significa que, pela primeira vez, o homem conseguirá enxergar dentro das células e examinar a ação direta dos vírus, eventualmente desvendando seus mecanismos de ação.

Avanços nos microscópios ópticos

Os microscópios eletrônicos permitem distinguir estruturas ainda menores, mas dão uma visão apenas da superfície dos objetos sendo analisados, e não são adequados para observar visualmente coisas vivas, como a ação de um vírus em tempo real dentro de uma célula.

Várias técnicas vêm sendo desenvolvidas ao longo dos anos para quebrar o limite da difração da luz e permitir a visualização direta de objetos menores do que o comprimento de onda da luz visível.

• Microscópio óptico dobra de resolução, com imagens coloridas em 3D
• Microscópio óptico agora consegue visualizar moléculas individuais em tempo real
• Microscópio óptico vence a barreira do comprimento de onda da luz visível

A nova técnica, contudo, é muito mais direta, seguindo uma rota totalmente óptica.

E, segundo os pesquisadores, essa técnica inovadora não possui limites teóricos para as menores dimensões que podem ser visualizadas, o que acena para microscópios ópticos ainda mais poderosos no futuro.

Imagens virtuais

O novo sistema de nanoimageamento é baseado na captura de imagens ópticas virtuais de campo próximo, que estão livres da difração, e ampliá-las através de uma minúscula partícula esférica.

• Superlente que esculpe a luz poderá viabilizar transmissão de eletricidade sem fios

Numa segunda etapa, ao sair do nanoscópio de microesfera, as imagens são novamente amplificadas por um microscópio óptico comum.

"Este é um recorde mundial em termos da resolução alcançada por um microscópio óptico por meio de imageamento direto sob uma fonte de luz que cobre toda a gama do espectro óptico," afirmou o Dr. Lin Li, que criou o novo microscópio em conjunto com seus colegas de Cingapura.

"Ver diretamente dentro de uma célula sem usar contrastes e ver vírus em ação diretamente pode revolucionar a forma como as células são estudadas e nos permitirá examinar de perto os vírus pela primeira vez," completou.

Bibliografia:

Optical virtual imaging at 50 nm lateral resolution with a white-light nanoscope
Zengbo Wang, Wei Guo, Lin Li, Boris Luk'yanchuk, Ashfaq Khan, Zhu Liu, Zaichun Chen, Minghui Hong
Nature
1 March 2011
Vol.: 2, 218
DOI: 10.1038/ncomms1211

Primeiro Laboratório de Nanofabricação inaugura em Portugal

O primeiro Laboratório de Nanofabricação, em Portugal, como resultado da bolsa de investigação avançada, concedida pelo Conselho Europeu de Investigação (European Research Council‐ERC) à investigadora Elvira Fortunato, inaugura no próximo dia 28 de Fevereiro, no Campus da Caparica da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa (FCT‐UNL).

O espaço propõe propiciar grandes avanços no domínio das Nanotecnologias, quer ao nível da potenciação das propriedades dos materiais à nano escala, quer no desenvolvimento de novos materiais e produtos, incluindo dispositivos electrónicos.

A equipa de investigação responsável, liderada por Rodrigo Martins, tem apostado fortemente, nos últimos anos, na área da electrónica transparente e electrónica de papel – valendo o reconhecimento internacional da equipa e conduzindo a relevantes projectos de investigação.

A visita será acompanhada por uma demonstração prática da assinatura do Presidente da República, Cavaco Silva – presente na apresentação oficial –, numa fibra de celulose (papel) à nano‐escala.

Extraído de:
http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=47503&op=all

Nanolaser sobre silício abre caminho para chips fotônicos

Pesquisadores da Universidade de Berkeley, nos Estados Unidos, desenvolveram uma técnica para construir nanolasers diretamente sobre uma pastilha de silício.

Com a larga aplicabilidade atual dos lasers, a descoberta terá grande impacto em diversas áreas, incluindo a criação de processadores e chips que trocam dados por luz, em vez de eletricidade.

"Nossos resultados impactam uma vasta gama de áreas científicas, incluindo ciência dos materiais, tecnologia de transistores, ciência do laser, optoeletrônica e física óptica," estima Connie Chang-Hasnain, coordenador da pesquisa.

Conexões por luz

As exigências cada vez maiores de desempenho no campo da eletrônica e da informática levaram os pesquisadores a procurar formas de usar a luz em lugar da corrente elétrica, transmitindo mais dados a uma velocidade muito maior.

Hoje, as interconexões ópticas são vistas como a solução mais promissora para resolver os gargalos de comunicação cada vez maiores entre os chips de computador e dentro dos próprios chips, sobretudo dos processadores multinúcleos.

Como o silício, o material que constitui a base da eletrônica moderna, é muito deficiente na geração de luz, os pesquisadores se voltaram para outra classe de substâncias, conhecidas como III-V (pronuncia-se três-cinco) - uma referência à posição que esses elementos ocupam na Tabela Periódica.

Os materiais III-V estão sendo usados para criar diodos emissores de luz (LEDs) e lasers.

Mas inserir esses componentes nas pastilhas de silício não é uma tarefa fácil porque as estruturas atômicas dos materiais III-V e do silício são incompatíveis.

A inserção até pode ser feita, mas um deles ficará irremediavelmente danificado no processo - o crescimento dos componentes feitos com os materiais III-V normalmente é feito a temperaturas na faixa dos 700 graus Celsius, o que destrói qualquer circuito eletrônico à base de silício.

E com os investimentos maciços nas fábricas atuais, é muito mais fácil tentar trabalhar junto com o silício do que simplesmente querer substituí-lo.

Nanolaser

Agora, os pesquisadores encontraram uma maneira de cultivar nanopilares de arseneto de índio-gálio - ou InGaAs, um dos mais usados materiais III-V - em uma superfície de silício, a uma temperatura relativamente fria de 400 graus Celsius.

Os pesquisadores usaram uma técnica chamada deposição de vapor químico metal-orgânico para cultivar seus nanopilares sobre a pastilha de silício, criando um nanolaser, um laser em escala nanométrica.

"Esta técnica é viável para a produção em massa, uma vez que esse sistema já é utilizado comercialmente para produzir células solares de película fina e diodos emissores de luz," afirma Chang-Hasnain.

Uma vez que o nanopilar foi construído, os pesquisadores demonstraram que ele é capaz de gerar luz laser na faixa do infravermelho próximo - com um comprimento de onda de 950 nanômetros - a temperatura ambiente.

A geometria hexagonal da estrutura cristalina do nanopilar desempenha um papel crucial para transformá-lo em um nanolaser, ao criar uma cavidade óptica que captura a luz de forma muito eficiente.

A luz circula para cima e para baixo no nanolaser, seguindo uma rota helicoidal, amplificando-se por meio desse mecanismo de feedback óptico.

Nanofotônica

As minúsculas dimensões dos nanopilares - com extremidades menores do que o comprimento de onda, em alguns casos - tornam possível acondicioná-los em espaços muito pequenos, com a vantagem de que eles consumem muito pouca energia.

Já nascendo miniaturizados, e sobre uma pastilha de silício, os nanolasers têm todo o potencial para serem incorporados em circuitos de interconexão óptica.

"Em última instância, esta técnica pode fornecer uma nova rota de desenvolvimento para construir componentes nanofotônicos no interior de chips, tais como lasers, fotodetectores, moduladores e células solares," disse Chen.

Bibliografia:

Nanolasers grown on silicon
Roger Chen, Thai-Truong D. Tran, Kar Wei Ng, Wai Son Ko, Linus C. Chuang, Forrest G. Sedgwick, Connie Chang-Hasnain
Nature Photonics
06 February 2011
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nphoton.2010.315

Módulo didático sobre Nanociência

O módulo apresentado abaixo, serve para implementações em sala de aula, bem como para instrução de alunos e professores.

Click no link abaixo da figura, para baixar.

Você pode baixar pelo site da UNIFRA

Módulo didático


Ou pelo site de Ensino de Nanociência

Bom trabalho.

Qualquer informação adicional, favor entrar em contato.

pfandd@gmail.com

"Fumaça sólida" é fabricada com nanotubos de carbono

Extraido de LQES NEWS

Mais leve e condutor

Reconhecido como a substância sólida mais leve que existe, o aerogel tem inúmeras aplicações, da ciência espacial à biologia,

Conhecido como fumaça congelada, ou fumaça sólida, o aerogel é também um isolante térmico quase perfeito.

Mas tudo pode ser melhorado.

Cientistas da Universidade da Flórida, nos Estados Unidos, acabam de desenvolver uma nova forma de aerogel ainda mais leve, com elevada resistência e uma área superficial incrivelmente grande.

O chamado aerogel de nanotubos de carbono de paredes múltiplas poderá ser usado em sensores para detectar poluentes e substâncias tóxicas, reatores químicos e, agora, graças às propriedades dos nanotubos de carbono, em componentes eletrônicos.

Ou em sondas espaciais para coletar poeira de estrelas.

Aerogel de nanotubos

Os aerogeles feitos de dióxido de silício - o principal componente da areia comum - e de polímeros orgânicos, já são usados como isolantes térmicos em edifícios, raquetes de tênis, esponjas para limpar vazamentos de petróleo e vários outros produtos.

Mas fabricar um aerogel de nanotubos de carbono é algo que apenas uns poucos cientistas haviam conseguido até agora.

A grande vantagem dos nanotubos é que eles são condutores elétricos, o que abre novas possibilidades de uso da "fumaça congelada".

Por exemplo, os testes mostraram que um sensor construído com o novo aerogel é capaz de detectar um objeto com massa de 0,099 grama.

Se os nanotubos de carbono usados para fabricar um cubo de 28 gramas de aerogel fossem retirados e postos lado a lado, eles cobririam uma área equivalente a três campos de futebol.

Bibliografia:

Ultralight Multiwalled Carbon Nanotube Aerogel
Jianhua Zou, Jianhua Liu, Ajay Singh Karakoti, Amit Kumar, Daeha Joung, Qiang Li, Saiful I. Khondaker, Sudipta Seal, Lei Zhai
ACS Nano
Vol.: 4 (12), pp 7293-7302
DOI: 10.1021/nn102246a

Remediação de efluentes de indústrias de nanotubos de carbono.

Extraido de LQES NEWS

Não resta a menor dúvida de que os nanotubos de carbono (NTC) constituem um dos materiais mais importantes da nanotecnologia. Tal afirmação pode facilmente ser verificada pelo número de trabalhos acadêmicos - mais de 60.000 e, sobretudo, pelo número de patentes, mais de 25.000 -, realizados com esta nova forma do carbono, desde seu descobrimento por Iijima, em 1991.

Outro ponto que chama a atenção quando se fala de nanotubos de carbono é sua produção mundial: já ultrapassamos 1.300 toneladas/ano de capacidade instalada!

Na maioria de suas aplicações industriais (e mesmo acadêmicas), quando os NTC são formulados com outros materiais (polímeros, tintas, etc.), duas etapas químicas importantes geralmente são realizadas. A primeira é a eliminação dos catalisadores provenientes dos diferentes métodos de síntese. A segunda, a funcionalização dos NTC, visando à sua compatibilidade com diferentes materiais, a qual é, via de regra, iniciada com tratamentos que envolvem o uso de misturas altamente oxidantes, constituídas de ácido nítrico (HNO₃) e ácido sulfúrico (H₂SO₄).

Na segunda etapa, ou seja, na funcionalização, são formados os chamados "débris de oxidação", que são eliminados dos nanotubos de carbono através de lavagem com soluções de hidróxido de sódio. Tal procedimento de separação faz com que o efluente deste processo (solução escura) apresente uma mistura de poliaromáticos - similares aos ácidos húmicos -, e matéria orgânica dissolvida (do inglês, DOM). São bem conhecidos os aspectos negativos da presença destas substâncias na qualidade da água e no seu tratamento.

O processo de remediação, desenvolvido por pesquisadores do LQES, se baseou no uso de argilas sintéticas, que podem sofrer tanto o fenômeno de adsorção (determinada pelas interações eletrostáticas envolvendo a superfície da argila e o débris) quanto as reações de intercalação, típicas dos materiais argilosos (presença de planos lamelares).

O resultado das pesquisas mostrou que o uso deste processo elimina mais de 99% do débris de oxidação, tendo ainda a vantagem de permitir não só a reutilização da argila (após tratamento térmico), como também da solução alcalina pós-tratamento (solução incolor) na extração dos débris (reuso).

O processo desenvolvido pelo LQES - Laboratório de Química do Estado Sólido foi apresentado recentemente (novembro 2010) no Congresso NanoSafe 2010, na seção "Life Cycle of Nanomaterials", realizado em Grenoble, França. O aspecto interessante deste processo é que nanopartículas é que são utilizadas para remediar efluentes de materiais nanoestruturados, ou seja: nanotecnologia "criando soluções de segurança" para a própria nanotecnologia.

Considerando o grande potencial de aplicação industrial deste desenvolvimento, foi depositada pela Unicamp, através de sua Agência de Inovação - INOVA, uma patente nacional (INPI), em maio de 2010, e uma patente internacional (PCT), em novembro de 2010.

Participaram deste desenvolvimento os pesquisadores Diego Stéfani, Natália Valenga Parizotto, Antonio Gomes de Souza Filho (UFC) e Oswaldo Luiz Alves.

Trabalho completo, que aprofunda o estudo dos débris de oxidação, será publicado proximamente pela revista Journal of Hazardous Materials.

LQES NEWS Ano IX, número 210, 17 dezembro 2010 (OLA).

Grafano e Grafeno : os primos se encontram.

Extraido de LQES NEWS
O grafeno tem, agora, um primo que, ao que tudo indica, também promete na nanoeletrônica. Seu nome? Grafano. Predito teoricamente, acaba de ser sintetizado por uma equipe internacional, que conta entre seus membros os descobridores do grafeno. Segundo alguns pesquisadores, ele poderá servir também para armazenar eficazmente o hidrogênio.

Recém-chegado à física do sólido, o grafeno foi fabricado pela primeira vez, em 2004, por dois físicos da Universidade de Manchester. A priori, ele não tem nada de extraordinário, uma vez que a grafite de nossos lápis não é senão o empilhamento dessas folhinhas de átomos de carbono organizadas segundo uma rede hexagonal. Entretanto, quando se lembra que os nanotubos de carbono e os fulerenos não são senão folhas de grafeno enroladas, começa-se a duvidar da importância que esse último possa ter.

Inicialmente ele começou por desafiar os teóricos do teorema de Mermin-Wagner, uma forma rigorosa de um argumento apresentado pelo grande Landau e Rudolf Peierls, para demonstrar a impossibilidade de uma rede cristalina em duas dimensões. Estreitamente ligado às noções de simetrias quebradas, essa teoria da impossibilidade ("no go theorem", em inglês) parecia um obstáculo intransponível. Mas aqui, como em outras áreas, o Universo (a Natureza), ignorando a teoria, a fez com o grafeno! De fato, se a folhinha apresenta ondulações, torna-se estável.

Os experimentalistas não tardaram a encontrar no grafeno impressionantes propriedades eletrônicas e de resistência mecânica, a tal ponto que ele está em vias de se tornar o substituto potencial do silício, na nanoeletrônica do futuro. Poder-se-á produzir, graças a ele, transistores ainda menores e mais rápidos.


Do grafeno a hidrogênio

Hoje, os dois descobridores do grafeno, em 2004, André Geim e Kostya Novoselov, acabam de estender ainda mais o campo das aplicações do grafeno, encontrando o meio de acrescentar a ele átomos de hidrogênio. Por analogia com os alcanos, as moléculas de carbono hidrogenadas como o metano ou o propano, chamou-se grafano a esse novo material.

O material tinha sido predito teoricamente há algum tempo por Jorge Sofo. A estrutura produzida lembra a do diamante e, como esperado, o grafano é também um isolante. Os circuitos eletrônicos são "montagens" de condutores e de isolantes e é interessante avaliar, numa perspectiva de futuro próximo, a obtenção em quantidade suficiente de componentes desse gênero, a partir de um único material de base. Assim, os pesquisadores pensam partir de uma folha de grafano que poderá ser, de algum modo, "riscada" com uma ponta apropriada liberando átomos de hidrogênio. Serão produzidos desta maneira verdadeiros circuitos condutores em grafeno traçados sobre o grafano. De forma mais geral, o grafano poderia conter zonas condutoras, semicondutoras e isolantes. Não estamos lá ainda...

Outra aplicação interessante é que o processo de fixação de átomos de hidrogênio com o auxílio de uma corrente de gás e descargas elétricas sobre o grafeno pode ser invertida simplesmente aquecendo-se o grafano. Do ponto de vista da potência, ter-se-ia aqui um material que permitiria armazenar, num pequeno volume, grandes quantidades de hidrogênio, facilmente liberável. Isso seria um avanço-chave para veículos que funcionassem com hidrogênio, levando a uma maior segurança e confiabilidade.
O problema é que: se é possível fabricar facilmente o pó de grafeno, folhinhas de alguns centímetros quadrados custam somas astronômicas, ultrapassando grandemente um milhão de dólares. Vê-se, portanto, que restam ainda numerosos obstáculos a serem transpostos, antes que o grafeno e o grafano se tornem realmente materiais providenciais para nossa vida quotidiana.

Futura-Science, 06 de fevereiro, 2009 (Tradução - MIA).

Nota do Scientific Editor: o trabalho que deu origem a esta notícia: "Control of graphene's properties by reversible hydrogenation", de autoria de D. C. Elias, R. R. Nair, T. M. G. Mohiuddin, S. V. Morozov, P. Blake, M. P. Halsall, A. C. Ferrari, D. W. Boukhvalov, M. I. Katsnelson, A. K. Geim e K. S. Novoselov, pode ser acessado no link http://arxiv.org/ftp/arxiv.

Filmes de carbono ou inorgânicos versus filmes de óxido de grafeno : quem vence a parada ?

Extraido de LQES NEWS

Não cessa de crescer o interesse dado ao grafeno por suas propriedades eletrônicas e moleculares. Pesquisadores da Northwestern University (Illinois, EUA) desenvolveram um filme flexível e resistente composto de folhas de óxido de grafeno.

O óxido de grafeno é obtido pelo tratamento de amostras de grafite, oxidadas em meio aquoso. O óxido de grafite conserva sua estrutura original lamelar, mas cada plano comporta grupos hidroxilas e epóxidos que os torna hidrófilos, de sorte que as moléculas de água podem se intercalar facilmente entre as camadas. Aquecendo as amostras hidratadas, provoca-se a "laminação" das camadas sob o efeito da evaporação da água. As folhas de grafeno obtidas são, a seguir, filtradas sob vácuo, através de uma membrana, na superfície da qual elas se acumulam para formar um filme da espessura de alguns mícrons.

Os testes de tensão e de flexão do filme mostram que as interações entre as folhas de grafeno permitem que o filme seja mais resistente que os filmes à base de carbono ou de compostos inorgânicos.

Northwestern University (http://www.mccormick.northwestern.edu), consultado em 08 de agosto de 2007 (Tradução - MIA).

Nota do Scientific Editor: o trabalho que deu origem a esta notícia, de título "Preparation and characterization of graphene oxide paper", de autoria de Dmitriy A. Dikin, Sasha Stankovich et all, foi publicado na revista Nature, volume 448 (julho 2007).

Os segredos do nascimento dos fulerenos são revelados.

Extraido de LQES NEWS

Após sua descoberta, em 1985, os fulerenos, moléculas em forma de bola de futebol, continuam fascinando químicos e físicos. Pesquisadores da Universidade de Rice (EUA), utilizando um microscópio eletrônico, descobriram que essas moléculas se formavam segundo as teorias propostas e as simulações numéricas realizadas.

O mais famoso dos fulerenos, e a primeira molécula desse tipo, descoberta na Universidade de Rice por Richard Smalley e seus colegas, é uma molécula de C₆₀, portanto com 60 átomos de carbono, formando uma rede que lembra uma bola de futebol ou ainda as famosas cúpulas geodésicas imaginadas pelo arquiteto visionário americano Richard Buckminster Fuller.
Aliás, o termo fulereno deriva de seu nome, empregando-se também em inglês o termo buckyball, para falar dos fulerenos em geral, assim como Buckminsterfullerene para a molécula C₆₀.

Os fulerenos são casos particulares de grafeno e, como eles, são susceptíveis de numerosas aplicações interessantes, principalmente em relação com os nanotubos de carbono. A Academia Sueca não se enganou ao ter entregue o Prêmio Nobel de Química de 1996 a seus descobridores.

Boris Yakobson e Jianyu Huang se dedicaram recentemente a compreender melhor como essas moléculas podiam se formar, inicialmente por simulações numéricas, depois estudando com um microscópio eletrônico o que se passa no interior de um nanotubo de carbono de 10 nanômetros de largura, mantido à temperatura constante.
Conforme as teorias propostas por Richard Smalley e seus colegas, os fulerenos deviam se formar em alta temperatura, a partir de milhares de átomos de carbono. Estes, então, se juntariam para formar folhinhas de grafeno que, sob a ação da agitação térmica, se resfriariam, se dobrariam sobre si mesmos a fim de se "despedaçarem", para não deixarem senão estruturas mais estáveis em razão de sua forma esférica.

Os autores verificaram que, um grande fulereno, formado de pelo menos 2000 átomos, se forma em um nanotubo, a partir de folhinhas de grafeno, e rapidamente "se encolhe" para dar, provavelmente, fulerenos menores, exatamente segundo o processo predito pelos pesquisadores.

Compreendendo melhor sua síntese, os pesquisadores poderão, no futuro, fabricar como desejarem o tipo de fulereno melhor apropriado às suas aplicações.

Futura (http://www.futura-sciences.com), consultado em 02 de novembro, 2007 (Tradução - MIA).

Transistores de grafeno já podem funcionar em temperatura ambiente.

Extraido de LQES NEWS

Pesquisadores da Universidade de Stanford desenvolveram um novo método químico para produzir nanofitas de grafeno (Graphene nanoribbons, GNR) para fabricar transistores de efeito de campo funcionando à temperatura ambiente. Esses transistores poderão vir a ser utilizados nos computadores de altas performances, mais rápidos, com produção menor de calor. À medida que a gravação dos circuitos em silício se aproxima de alguns nanômetros, os efeitos quânticos surgem. Nessa escala, os elétrons se comportam diferentemente e comprometem as qualidades semicondutoras do silício: o grafeno, assim, tem fortes chances de ser o sucessor do "velho e bom silício".

Existem outros transistores de efeito de campo fabricados com GNR, mas funcionam à temperatura do hélio líquido (4,2 Kelvins). O que realmente faz a diferença é a largura das fitas: quanto mais largas forem, mais baixa deve ser a temperatura de funcionamento, o que, evidentemente, é um fator extremamente limitante para sua fabricação em grande escala. As fitas fabricadas pela equipe dirigida pelo Dr. Hongjie Dai têm menos de 10 nm de largura. As experiências de transporte elétrico mostraram que, contrariamente aos nanotubos de carbono de parede simples, todos os GNR de larguras inferiores a 10 nm produzidos eram semicondutores e permitiam uma razão On-Off de 1:10.000.000, à temperatura ambiente. A razão On-Off é a diferença de corrente que atravessa o transistor quando está em posição On e em posição Off. É necessária uma relação muito alta para que o material possa ser utilizado como transistor, senão é dificil diferenciar eletronicamente se o transistor está em estado On ou Off.

O grafeno surgiu há quatro anos como um material muito promissor para aplicações em eletrônica, graças notadamente à grande mobililade dos seus portadores. Teorias recentes predisseram que o confinamento quântico e os efeitos de borda conferem às GNRs suficientemente estreitas uma banda proibida (gap) que lhe permite atuar como semicondutores.
Para fabricar essas fitas, a equipe exfoliou o grafite extensível, aquecido a 1.000 graus Celsius, durante um minuto, em argônio contendo 3% de hidrogênio. O grafite exfoliado é decomposto em uma solução química, via ultrasons, durante 30 minutos. Através da centrifugação, os substratos formados durante o banho a ultrasons são recuperados. A microscopia de força atômica (AFM) coloca em evidência numerosas GNRs de uma única camada de 50 nm com menos de 10 nm de largura, e de comprimento de cerca de 1 micrômetro. Os transistores FET GNR foram fabricados com paládio para a realização dos contatos metálicos da fonte e do dreno. Os transistores permitem até 200 microampéres/micrômetro (para um comprimento de 200 a 300 nm) a 0,5 volts de tensão dreno-fonte. Os pesquisadores pensam melhorar essas performances, já promissoras, otimizando os contatos e reduzindo o comprimento do canal.

Outras extruturas de grafeno são exploradas para fazer nanotransmissores. Uma equipe da The School of Physics and Astronomy, da Universidade de Manchester, utilizou a litografia de feixe de elétrons para fabricar o menor transistor do mundo (1 átomo de espessura e 10 átomos de comprimento) "entalhando" folhinhas de grafeno. Os resultados obtidos são impressionantes, mas dificilmente concebíveis em grande escala. Certamente, as nanofitas descritas em trabalhos anteriores são maiores, mas sua técnica de fabricação é mais simples.

Resta ver qual técnica será utilizada quando o silício "se aposentar" dos circuitos eletrônicos, ou seja : quando as dimensões ultrapassarem a marca dos 10 nm.

Science (http://www.sciencemag.org/), consultado em 17 junho, 2008 (Tradução - MIA).


Nota do Scientific Editor: a publicação que deu origem a esta notícia foi veiculada sob o título "Chemically Derived, Ultrasmooth Graphene Nanoribbon Semiconductors", de autoria de X. Li, X. Wang, Li Zhang, S. Lee and H. Daí, na revista Science, volume 319, no. 5867, págs. 1229-1232, de 2008.

Grafeno : o "queridinho" dos componentes eletrônicos e circuitos integrados.

Extraido de LQES NEWS

Já há muita coisa sobre o grafeno nas notícias do LQES. Esse material, composto de um único plano de um cristal de grafite e que tem, portanto, a mesma estrutura reticular de um nanotubo desenrolado, partilha um grande número das propriedades mirabolantes dos nanotubos de carbono, e notadamente a mobilidade eletrônica a mais elevada, à temperatura ambiente, entre todos os materiais conhecidos.

Essas propriedades fazem das estruturas à base de carbono componentes ideais para as aplicações nos circuitos de alta freqüência.

Além disso, a estrutura intrinsecamente bidimensional do grafeno o torna especialmente adaptado à fabricação de componentes eletrônicos e de circuitos integrados, utilizando os procedimentos planares familiares à indústria dos semicondutores.
Utilizando esses "materiais-miraculosos", os pesquisadores do Centro de Pesquisa J. Watson da IBM em Yorktown Heigts (EUA) fabricaram transistores do tipo top-gated, ou seja: com uma grade depositada por cima. Uma vez caracterizados, os transistores não deixaram por menos: se comportam como transistores de efeito de campo (FET) usuais, com uma freqüência de corte (cutoff) que pode atingir os 26 GHz, para um comprimento de grade de 150 nm. Em artigo publicado on-line sob forma de pré-publicação, os autores do estudo afirmam que seus resultados indicam que - com a condição de poder manter a mobilidade elevada do grafeno durante todo o procedimento de fabricação - os componentes FET caracterizados por uma freqüência de corte vizinha do TeraHertz (o Santo Graal das tecnologias) poderão ser realizados com um comprimento de grade de apenas 50 nm. Lembremos que com componentes à base de silício, deve-se reduzir o tamanho da grade abaixo de 30 nm para poder atingir freqüências de cerca de 300 GHz.

O nó (porque há sempre um nó) é neste momento, o dielétrico da grade diminui drasticamente as performances do transistor de grafeno, "jogando fora" os excelentes benefícios ligados à mobilidade intrínseca deste material. O procedimento de fabricação deverá, portanto, ser sensivelmente melhorado antes que esses componentes inovadores possam cumprir suas promessas.

Certamente o silício não é o material do futuro, mas o futuro sem silício não faz senão se anunciar!

NanotechWeb, 05 de janeiro, 2009 (Tradução/Texto - MIA).

Nota do Managing Editor: não consta da matéria original a ilustração que figura na notícia.

Superfícies metálicas possibilitam crescimento de nanoilhas de grafeno.

Extraido de LQES NEWS


A fabricação de dispositivos à base de grafeno envolverá, inevitavelmente, seu contato com eletrodos metálicos, algo que pode alterar as propriedades eletrônicas do grafeno na região dos contatos e, com isso, afetar a performance do dispositivo. Segundo os pesquisadores da Columbia University, em New York, do Brookhaven National Lab e do National Research Center, em Modena, Itália, o entendimento da interface metal-grafeno é crucial. Eles têm crescido nanoilhas de grafeno na superfície do cobalto e investigam essas nanoestruturas usando microscopia de varredura por tunelamento. Os resultados revelaram que há um forte acoplamento eletrônico na interface entre os dois materiais que, como esperado, altera de forma significativa as propriedades do grafeno.
Crescer grafeno sobre metais como cobalto ou níquel é interessante por duas razões, dizem os líderes das equipes George Flynn e Tony Heinz, do Nanoscale Science and Engineering Center, na Columbia, e Mark Hybertsen, de Brookhaven. Primeiro, a constante de rede da superfície do Co(0001) e do Ni(111) "se casam" com as constantes de rede do plano do grafeno. Isto significa que camadas estáveis podem ser crescidas, sem a necessidade de se ter superestruturas complexas, necessárias no caso da utilização de metais com grande "descasamento" de rede. Segundo, Ni e Co são materiais ferromagnéticos usados em aplicações da spintrônica, dispositivos que exploram não só o spin do elétron como também sua carga.

Usando uma técnica de evaporação a vácuo, os pesquisadores colocaram moléculas precursoras em fase sólida contendo carbono (hexabenzacoroneno) no interior de uma câmara de ultra-alto vácuo aumentando a temperatura até 605 K para depositar as moléculas sobre uma superfície limpa de Co(0001). Em seguida, realizaram o tratamento térmico do substrato de cobalto com as moléculas adsorvidas na temperatura de 600 K, durante 20 minutos na câmara de vácuo para produzir nanoilhas de grafeno bem isoladas e bem definidas. Finalmente, a amostra foi resfriada a 4,9 K para as medidas de microscopia de varredura por tunelamento.

A equipe observou que dois átomos de carbono da célula unitária do grafeno ficam no topo de um átomo de cobalto, enquanto o outro átomo de carbono está localizado em um sítio vazio eqüidistante de três átomos de cobalto (ver ilustração) da superfície Co(0001). Foi observado também um forte acoplamento entre o grafeno e a superfície do cobalto (se comparado com a superfície de outros metais tais como prata, cobre ou platina). Isto significa que a estrutura eletrônica do grafeno que está em contato com o Co(0001) é muito diferente daquela do grafeno isolado.


Abrindo um gap

"A hibridização entre os orbitais p do grafeno e d do cobalto abrem um gap na estrutura eletrônica próximo do nível de Fermi do grafeno", diz Flynn. "Este efeito é devido principalmente ao ambiente assimétrico dos dois átomos de carbono na cela unitária do grafeno que surge naturalmente quando ele se encontra na superfície de Co(0001)."

O grafeno pode ser usado como um material carreador de spin, no futuro, enquanto que o cobalto é um dos materiais ferromagnéticos mais explorados em aplicações de spintrônica. O acoplamento estrutural e eletrônico entre grafeno e cobalto na região de contato, revelado por este estudo, será muito importante para o desenvolvimento de dispositivos de spintrônica baseados em grafeno.

"Por exemplo, um gap aparece na estrutura eletrônica do grafeno sobre o cobalto, graças ao forte acoplamento entre os dois materiais. Este fato indica que um dos parâmetros-chave para uma injeção eficiente de spin no grafeno é o ajuste da intensidade do acoplamento entre o grafeno e o material ferromagnético", explicou Flynn. Tal sintonia poderia ser obtida se inserindo uma camada espessa de óxido ou um metal não magnético entre os dois materiais.

Nanotechweb (Tradução - AGF).

Nota do Scientific Editor: o trabalho que deu origem a esta notícia, de título "Structure and Electronic Properties of Graphene Nanoislands on Co(0001)", de autoria de D. Eom, D. Prezzi, K. T. Rim, H. Zhou, M. Lefenfeld, S. Xiao, C. Nuckolls, M. S. Hybertsen, T. F. Heinz e G. W. Flynn, foi publicado on-line na revista NanoLetters, 2009 e pode ser acessado no link http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl900927f.

Depois do grafeno e do grafano, o grafono, um semicondutor magnético.

Extraido de LQES NEWS


A equipe de pesquisadores da Virginia Commonwealth University (EUA), Peking University, em Beijing (China), Chinese Academy of Science, em Shanghai (China) e Tohoku University, em Sendai (Japão) usou modelagem computacional para realizar o design de um novo material, o grafono, derivado do conhecido grafeno.

O grafeno, criado em laboratório pelos cientistas há cinco anos, é 200 vezes mais resistente que o aço, seus elétrons apresentam alta mobilidade e ele tem propriedades óticas e de transporte bastante peculiares. Alguns especialistas acreditam que o grafeno é mais versátil que os nanotubos de carbono, e a habilidade em tornar o grafeno magnético potencializa novas aplicações desses materiais em spintrônica, área que explora o spin do elétron para memória e processamento de dados.

Apesar das propriedades do grafeno poderem ser significativamente modificadas pela introdução de defeitos e pela saturação com hidrogênio, tem sido bastante difícil para os cientistas manipular a estrutura para torná-lo magnético.

"O novo material que estamos prevendo, o grafono, torna o grafeno magnético, controlando simplesmente a cobertura de hidrogênio, ou seja, quanto de hidrogênio é colocado na sua superfície. Este procedimento evita as dificuldades encontradas para sintetizar grafeno magnético", disse Puru Jena, professor do Departamento de Física da Virginia Commonwealth University.

"Existem muitas maneiras de engenheirar novos materiais funcionais simplesmente mudando sua composição e estrutura. Nossa descoberta pode guiar os pesquisadores, no futuro, para obter este material no laboratório e explorar o seu potencial de aplicação tecnológica", disse Jena.

"Um dos impactos importantes desta pesquisa é que a semi-hidrogenação fornece uma maneira peculiar de sintonizar o magnetismo. A folha de grafono ferromagnética terá possibilidade de aplicações nos dispositivos à base de grafeno sem precedentes", disse Qiang Sun, professor associado à equipe da Virginia Commonwealth University.

(1) O grafeno possui uma cobertura completa de hidrogênio, enquanto no grafono apenas metade dos átomos de carbono do grafeno é coberta com hidrogênio (semi-hidrogenação).

Science Dayly (Tradução - AGS).

Nota do Scientific Editor: o trabalho que deu origem a esta notícia, de título "Ferromagnetism in Semihydrogenated Graphene Sheet", de autoria de J. Zhou, Q. Wang, Q. Sun, X. S. Chen, Y. Kawazoe e P. Jena foi publicado on-line na revista Nano Letters, podendo ser acessado no link http://dx.doi.org/10.1021/nl9020733.

O grafeno bate mais um recorde : surge o transistor de 100 GHz.

Extraido de LQES NEWS

Físicos americanos fabricaram, à base de grafeno, um transistor, o mais rápido do mundo, cuja frequência de corte é de 100 gigahertz. O dispositivo ainda pode ser miniaturizado e otimizado, de modo que poderá, em breve, superar os dispositivos convencionais feitos à base de silício, diz a equipe. O transistor pode encontrar aplicações em comunicações na faixa de microondas e em sistemas de imageamento.

O grafeno, uma folha de carbono com apenas um átomo de espessura, tem se mostrado uma grande promessa para uso em dispositivos eletrônicos, dado que os elétrons podem se mover através dela a velocidades extremamente altas. Isso ocorre porque se comportam como partículas relativísticas sem massa de repouso. Esta, e outras propriedades físicas e mecânicas peculiares, sugerem que este "material maravilhoso" poderá substituir o silício como material básico para a eletrônica podendo, inclusive, ser utilizado na fabricação de transistores mais rápidos do que qualquer outro hoje existente.
Phaedon Avouris, Yu-Ming Lin e colegas da IBM TJ Watson Research Center, em Nova York (EUA), iniciaram o processo de fabricação do transistor de efeito de campo (FET) pelo aquecimento de uma "bolacha" de carbeto de silício (SiC) para criar uma camada superficial de átomos de carbono, na forma de grafeno. Eletrodos paralelos como "fonte" e "dreno" foram depositados no grafeno, deixando os canais de grafeno expostos entre esses eletrodos, como mostrado na figura.


Protegendo o grafeno

A próxima etapa é a mais complicada e demanda o depósito de uma fina camada isolante sobre o grafeno exposto, sem afetar suas propriedades eletrônicas. Para fazer isso, o primeiro passo consiste em depositar uma camada de 10 nm do polímero poli-hidroxiestreno (já usado na indústria de semicondutores) para proteger o grafeno. Em seguida, a camada de óxido convencional foi depositada, seguida de um eletrodo metálico que atua como porta do transistor.

O comprimento da porta é relativamente grande (240 nm), mas a mesma pode ser miniaturizada para melhorar a performance do dispositivo, declaram os pesquisadores.

O transistor de grafeno já conta com uma maior frequência de corte, superior aos dispositivos MOSFET à base de silício para o mesmo comprimento de porta (estes têm uma frequência de corte em torno de 40 GHz). Frequência de corte é aquela acima da qual um transistor sofre uma degradação significativa em seu desempenho. O novo dispositivo quebra o recorde anterior da própria IBM - 26 GHz -, noticiado em janeiro de 2009.


Relevância tecnológica

Diferentemente da maioria dos FETs à base de grafenos, que tinham sido fabricados a partir de flocos de grafeno, o dispositivo da IBM é feito usando técnicas já utilizadas pela indústria de semicondutores. "Nosso trabalho é a primeira demonstração de que dispositivos de alto desempenho, à base de grafeno, podem ser fabricados em escala de bolachas de forma tecnologicamente relevante", disse Avouris.

Um obstáculo para esses dispositivos à base de grafeno, contudo, é que não podem ser utilizados em circuitos digitais, tais como os usados em computadores. Isto ocorre porque o grafeno tem um gap de energia nulo, entre sua banda de condução e de valência. É exatamente tal lacuna que permite que os semicondutores convencionais sejam utilizados como chaveadores de corrente ON e OFF.

Ao invés de usados em circuitos digitais, tais transistores de alta frequência podem ser usados, por exemplo, para amplificar sinais de micro-ondas em comunicações e aplicações de imageamento, incluindo radar de alta resolução, imagens médicas e de segurança.

Os pesquisadores da IBM planejam agora reduzir as dimensões dos transistores, melhorar a pureza do grafeno e otimizar a arquitetura do dispositivo. "Tais transistores têm o potencial de superar sobremaneira os dispositivos convencionais", disse Avouris.

A equipe procura também maneiras de criar um gap de energia (band gap) no transistor à base de grafeno, para que este possa ser utilizado em aplicações digitais.

Nanotechweb (Tradução AGS.).

Nota do Scientific Editor: o trabalho que deu origem a esta notícia, de título "100-GHz Transistors from Wafer-Scale Epitaxial Graphene", de autoria de Y.-M. Lin, C. Dimitrakopoulos, K.A. Jenkins, D.B. Farmer, H.-Y. Chiu, A. Grill e Ph. Avouris foi publicado na revista Science, volume 327. número 5966, pág. 662-665, 2010, DOI: 10.1126/science.1184289.

Célula solar à base de grafeno, cada vez mais próxima da realidade.

Extraido de LQES NEWS

Objetivando fabricar grandes folhas de carbono para coletar luz, químicos da Universidade de Indiana em Bloomington (EUA) criaram uma solução não usual - anexaram o que equivale a um conjunto de tentáculos em cada lado de folhas de grafeno. Utilizando este método, os cientistas afirmam que foram capazes de dispersar as folhas contendo 168 átomos de carbono, um feito pioneiro.

"Nosso interesse vem do desejo de encontrar um material alternativo, e de fácil disponibilidade no mercado, com alto poder de absorção de luz solar", disse o químico Liang-shi Li, que liderou a pesquisa. "Atualmente, os materiais mais utilizados como absorvedores de luz em células solares são o silício e compostos contendo rutênio. Cada um tem suas desvantagens."

A principal desvantagem é o custo e a disponibilidade a longo prazo. As células solares baseadas em rutênio podem ser potencialmente mais baratas que as baseadas em silício, mas o rutênio é um metal raro na Terra, tão raro quanto a platina, e se esgotará rapidamente quando a demanda aumentar.

O carbono é barato e abundante, e na forma de grafeno, capaz de absorver luz em uma ampla faixa de freqüência. O grafeno é essencialmente a mesma coisa que o grafite (material usado para fazer o lápis), exceto que o grafeno é apenas uma folha de carbono, com um átomo de espessura. O grafeno é uma promessa como material eficiente, de produção barata, e o menos tóxico dentre os materiais alternativos a serem usados em células solares. Entretanto, ele também tem "aborrecido" os cientistas.

Para que uma folha de grafeno possa ser de alguma utilidade para coletar luz, ela deve ser grande. Contudo, para utilizar a energia solar absorvida na forma de eletricidade, a folha não pode ser muito grande. Infelizmente, trabalhar com grandes folhas de grafeno é difícil, e o controle do tamanho é mais difícil ainda. Quanto maior a folha de grafeno, mais "pegajosa" ela é, o que a torna mais susceptível de atrair e de "grudar" nas outras folhas de grafeno. Ter várias camadas de grafeno (grafite) pode ser bom para se usar como lápis, mas as propriedades elétricas ficam prejudicadas.

Químicos e engenheiros descobriram diferentes estratégias para manter as folhas de grafeno isoladas umas das outras. A solução mais eficaz - antes dos trabalhos da Universidade de Indiana -, era baseada na exfoliação do grafite (abordagem top-down) em folhas e o seu envolvimento com polímeros, para torná-las isoladas umas das outras. No entanto, tal processo faz com que as folhas de grafeno tenham tamanhos aleatórios e muito grandes para absorver luz nas células solares.

Li e seus colaboradores puseram à prova uma idéia diferente. Anexando grupos laterais semirrígido, semiflexível e tridimensionais nas bordas do grafeno, foram capazes de limitar as folhas de grafeno com tamanho de 168 átomos de carbono e, ao mesmo tempo, promover a adesão entre estas folhas. Com este método, conseguiram produzir folhas de grafeno pequenas (abordagem bottom-up) e com tamanho uniforme. Para os pesquisadores, trata-se da maior folha de grafeno estável já produzida, usando-se a abordagem bottom-up.

O grupo anexado na borda do grafeno consiste de um anel de carbono hexagonal e três longas cadeias compostas de carbono e hidrogênio. Como a folha de grafeno é rígida, o grupo é forçado a girar 90 graus em relação ao plano do grafeno. As três cadeias silvosas possuem liberdades de movimento, mas duas delas tendem a envolver a folha de grafeno em que estão ligadas.

As cadeias não se limitam somente a funcionarem como gaiolas. Elas também servem como direcionadores para o solvente orgânico, de modo que toda a estrutura pode ser dissolvida. Li e seus colegas foram capazes de dissolver 30 mg desta espécie em 30 mL de solvente.

"Neste trabalho, encontramos uma nova forma de fazer grafeno solúvel," disse Li. "Isso é tão importante quanto o tamanho relativamente grande do grafeno em si."

Para testar a eficácia do grafeno como absorvedor de luz, os cientistas construíram células solares rudimentares, usando dióxido de titânio como aceitador de elétrons. Os cientistas foram capazes de atingir uma densidade de 200 microamperes-por-cm² de corrente e uma tensão de circuito aberto de 0,48 volts. As folhas de grafeno absorveram uma quantidade significativa de luz na faixa do visível ao infravermelho próximo (200-900 nm), com um pico de absorção ocorrendo em 591 nm.

Os cientistas estão redesenhando as folhas de grafeno com extremidades "pegajosas" para se ligarem ao dióxido de titânio, que irá melhorar a eficiência das células solares. "Coletar a energia do sol é o primeiro passo," disse Li. "Como transformar a energia em eletricidade é o próximo. Acreditamos que tivemos um bom começo."

Os doutorandos Xin Xiao e Yan Cui e o posdoc Binsong Li também contribuíram para a pesquisa, que foi financiada pela National Science Foundation e pelo American Chemical Society Petroleum Research Fund.

Science Daily (Tradução AGS).

Nota do Scientific Editor: o trabalho que deu origem a esta notícia, de título: "Large, Solution-Processable Graphene Quantum Dots as Light Absorbers for Photovoltaics", de autoria de Xin Yan, Xiao Cui, Binsong Li e Liang-shi Li foi publicado, on-line, na revista Nano Letters, DOI: 10.1021/nl101060h.

Computadores compostos por apenas uma molécula ? Quem sabe ?

Extraido de LQES NEWS
No terreno das nanotecnologias "parece" que já não se pode duvidar de mais nada. "Tudo é possível!". Pelo menos é o que certos desenvolvimentos, como aquele realizado por pesquisadores russos do Instituto de Microeletrônica de Chernogolovka, em associação com colegas da Universidade de Manchester (Reino Unido), autorizam imaginar.

Em pesquisa conjunta, os pesquisadores teriam desenvolvido o primeiro material com as dimensões de um átomo, revelando assim a existência de uma nova classe de materiais, que poderia levar à concepção de computadores compostos por uma só molécula.

As duas equipes teriam conseguido extrair camadas de átomos de carbono de cristais de grafite, o que as levou à produção da estrutura mais fina possível - o grafeno. A nanoestrutura pertence à família das moléculas fulereno, descoberta nos últimos 20 anos, mas pela primeira vez seria bidimensional.

No momento, os pesquisadores se concentram sobre as propriedades eletrônicas da nanoestrutura de carbono. Utilizando técnicas de litografia e de gravação, a equipe russa está encarregada de transformar em transistor as estruturas preparadas em Manchester. Ela teria mostrado que na condição ambiente tem-se um transistor de campo ambipolar, e que a microestrutura teria uma excelente qualidade, podendo os elétrons se deslocar, sem dispersão, da fonte ao dreno, propriedade esta importante para a concepção de transistores de transmissão ultra-rápida.

Em se tratando de microprocessadores, a ordem parece ser fazê-los cada vez mais potentes e mais rápidos. Para atingir tal objetivo, os engenheiros empenham-se na redução do tamanho dos transistores, tornando cada vez menor a distância a ser percorrida pelos elétrons para comutar os 0 e os 1.

Assim, cientistas imaginam transistores compostos de uma única molécula, uma visão nada "science fiction" após a descoberta dos cientistas russos e ingleses. Mesmo que trabalhando atualmente sobre estruturas ao redor de 10 mícrons de comprimento, não existiria limitação fundamental do tamanho lateral das nanoestruturas de carbono.

Segundo o Doutor Novoselov, "Há apenas 10 anos, os nanotubos não atingiam o mícron. Hoje, os cientistas fazem nanotubos de vários centímetros de comprimento, e progressos similares podem razoavelmente ser esperados para as nanoestruturas de carbono".

Expert, 01 Novembre, 2004. (Tradução/Texto - MIA)

Grafenos : futuro da miniaturização ?

Extraido de LQES NEWS

Ninguém espere que a tecnologia à base de silício, tão em uso na indústria microeletrônica, seja algo que vá permanecer ad infinitum. Os avanços nessa área são tão surpreendentemente rápidos e, quando atingidos os limites do ínfimo com essa tecnologia, a microeletrônica deverá contar, e na certa contará, com outros recursos.

Para garantir o futuro da microeletrônica, logo, da miniaturização de aparelhos, pesquisadores já partiram para a realização de transistores funcionais feitos a partir do grafeno, uma nova forma de carbono - descoberta, há dois anos, pelo físico Andre Geim -, com a espessura de apenas um átomo.

Já, quando de sua descoberta, pesquisadores da Universidade de Manchester, na Inglaterra, entre eles Geim, logicamente, já tinham conseguido criar transistores em grafeno, mas, infelizmente, os aparelhos existentes naquele momento eram incapazes de interromper completamente a corrente. Agora, o novo desenvolvimento permite produzir transistores capazes de um dia virem a equipar computadores e outros aparelhos eletrônicos.

Enquanto o silício e os demais materiais conhecidos tornam-se instáveis quando em tiras de algumas dezenas de nanômetros de largura, o grafeno permanece estável e conserva sua condutividade mesmo em tiras de apenas alguns nanômetros de largura. As empresas de semicondutores utilizam freqüentemente uma tecnologia de fabricação em silício de 45 nanômetros, o que deixa pouco espaço para uma miniaturização contínua nessa área.

Futuramente, os circuitos eletrônicos poderão ser "talhados" a partir de uma única folha de grafeno, de dimensões nanoscópicas, composta de átomos de carbono, apenas. E, é bom lembrarmos sempre, que um nanômetro corresponde à milionésima parte do milímetro.

Mas, como nem tudo são flores, a tecnologia desenvolvida na Universidade de Manchester está ainda longe de ser comercializada. Leonid Pomarenko, líder de pesquisa do grupo, diz que, "no momento, nenhuma tecnologia permite ainda recortar elementos individuais com precisão da ordem de apenas alguns nanômetros", e acrescenta: "por hora, devemos nos contentar em adequar nossas tiras a essa escala de largura". Não será possível, antes de 2025, falar de uma indústria de microprocessadores a base de grafeno, prediz André Geim, diretor do Centro de Mesoscopia e Nanotecnologia de Manchester.

O grafeno é o único sucessor viável para o silício, afirma Geim, que diz que "esse material combina várias características interessantes, demonstradas por outras tecnologias já examinadas como alternativa ao silício. O grafeno combina em um único material as propriedades extraordinárias dos nanotubos de carbono, assim como a eletrônica de um único elétron e a eletrônica molecular".

As formas comuns do carbono são a grafite (onde os átomos são arranjados em "folhas" ligadas entre si por ligações fracas, o que explica suas propriedades lubrificantes) e o diamante (no qual os átomos formam uma estrutura cristalina regular e muito resistente). Os cientistas compararam o arranjo atômico do grafeno à tela de um galinheiro, mas apresentando uma leve ondulação em sua espessura, reforçando, assim, sua estrutura.

O espectro de aplicações perspectivadas para o material é amplo. Para citar apenas duas: melhoria da definição de imagens produzidas para microscópios eletrônicos e a separação de gases por meio de peneiras moleculares.

Canoe (www2.canoe.com), consultado em 03 de março, 2007 (Tradução/Texto - MIA).