Tecnologia Científica

Pesquisadores avançam grafeno em eletrônica
Uma equipe de pesquisadores encontrou um método versátil para a montagem de peças do tipo Lego para criar materiais eletrônicos artificiais.
Por Karl Greenberg - 21/06/2020


Uma representação de um transistor de efeito de campo baseado em grafeno - aquele
que usa um campo elétrico para controlar o fluxo de eletricidade.
Imagem cortesia da Escola de Engenharia Tandon.

Uma pesquisa liderada pelo professor Davood Shahrjerdi, da NYU Tandon, poderia tornar a fabricação de dispositivos avançados de grafeno mais eficiente.

Nos últimos anos, os materiais de camada atômica plana ganharam atenção significativa devido às perspectivas de construção de eletrônicos de alta velocidade e baixa potência. O mais conhecido entre esses materiais é o grafeno, uma única folha de átomos de carbono. Uma das qualidades únicas dessa família de materiais é que eles podem ser empilhados uns sobre os outros como peças de Lego para criar materiais eletrônicos artificiais.

No entanto, embora essas heteroestruturas de van der Waals (vdW) sejam críticas para muitos estudos científicos e aplicações tecnológicas de materiais em camadas, ainda faltam métodos eficientes para a construção de diversas heteroestruturas de vdW.

Uma equipe de pesquisadores encontrou um método versátil para a construção de heteroestruturas vdW de alta qualidade. O trabalho é uma colaboração entre o laboratório de Davood Shahrjerdi , professor de Engenharia Elétrica e de Computadores da NYU Tandon School of Engineering e um membro do corpo docente da NYU WIRELESS ; um grupo liderado por Javad Shabani no Center for Quantum Phenomena, New York University; e Kenji Watanabe e Takashi Taniguchi do Instituto Nacional de Ciência dos Materiais, Japão. O estudo foi publicado esta semana na Nature Communications. 

Uma etapa crucial para a construção de heteroestruturas de grafeno vdW é a produção de grandes flocos de grafeno de monocamada em um substrato, um processo chamado "esfoliação" mecânica. A operação envolve a transferência dos flocos de grafeno para um local de destino para a montagem da heteroestrutura vdW. Portanto, um substrato ideal tornaria possível esfoliar eficientemente e consistentemente grandes flocos de grafeno de monocamada e subsequentemente liberá-los sob demanda para a construção de uma heteroestrutura de vdW.

A equipe de pesquisa aplicou uma solução simples, mas elegante, para esse desafio, envolvendo o uso de um filme polimérico de dupla função com espessura abaixo de cinco nanômetros (menos de 1/1000 da largura de um cabelo humano). Essa modificação permite que eles “sintonizem” as propriedades do filme, de modo a promover a esfoliação do grafeno em monocamada. Então, para o conjunto do tipo Lego, eles dissolvem o filme polimérico embaixo do grafeno de monocamada usando uma gota de água, liberando grafeno do substrato.

"Nosso método de construção é simples, de alto rendimento e generalizável para diferentes materiais em camadas", explicou Shahrjerdi. “Isso nos permitiu otimizar a etapa de esfoliação independentemente da etapa de transferência de camada e vice-versa, resultando em dois resultados principais: um método de esfoliação consistente para a produção de grandes flocos de monocamada e uma transferência de camada de alto rendimento de flocos esfoliados. Além disso, usando o grafeno como material modelo, estabelecemos ainda as notáveis ​​propriedades materiais e eletrônicas das heteroestruturas resultantes. ”

A equipe incluiu os investigadores Zhujun Huang e Edoardo Cuniberto, Ph.D. estudantes da NYU Tandon; Abdullah Alharbi, da NYU Tandon, e a Cidade do Rei Abdulaziz para Ciência e Tecnologia, Riad, Arábia Saudita; e William Mayer, pesquisador de pós-doutorado no Centro de Fenômenos Quânticos da NYU.

A pesquisa foi apoiada por uma bolsa da National Science Foundation.

“A construção versátil das heteroestruturas de van der Waals usando um filme polimérico de dupla função” está disponível em https://www.nature.com/articles/s41467-020-16817-1 .

Sobre a Escola de Engenharia Tandon da Universidade de Nova York

A Escola de Engenharia da Universidade de Nova York Tandon data de 1854, a data de fundação da Escola de Engenharia Civil e Arquitetura da Universidade de Nova York e do Instituto Colegiado e Politécnico do Brooklyn (amplamente conhecido como Brooklyn Poly). Uma fusão de janeiro de 2014 criou uma escola abrangente de educação e pesquisa em engenharia e ciências aplicadas, enraizada em uma tradição de invenção e empreendedorismo e dedicada a promover a tecnologia a serviço da sociedade. Além da sua localização principal no Brooklyn, a NYU Tandon colabora com outras escolas da NYU, uma das principais universidades privadas de pesquisa do país, e está intimamente ligada aos programas de engenharia da NYU Abu Dhabi e da NYU Shanghai. Opera o Future Labs focado em empresas iniciantes no centro de Manhattan e Brooklyn e um premiado programa de graduação on-line.http://engineering.nyu.edu .