Descoberta sobre o grafeno pode fornecer memória super-rápida para computadores

Um grupo de pesquisadores descobriu mais uma propriedade surpreendente do grafeno que possibilita aplicações que podem impactar o futuro da computação. Trata-se de uma nova física e novas propriedades eletrônicas, envolvendo múltiplas camadas das estruturas compostas por átomos de carbono que formam o grafeno, de modo que novos meios de processamento de informações possam ser explorados.
A nova física é uma ferroeletricidade nada convencional. Os materiais ferroelétricos são usados em vários sistemas eletrônicos, desde ultrassons clínicos a cartões de identificação por radiofrequência, mas há uma característica que impõe certos limites: todos eles são isolantes. No entanto, o novo material ferroelétrico da equipe liderada pelo MIT criado com grafeno funciona através de uma física completamente diferente, que o torna condutor de eletricidade.
Esse diferencial permitirá uma grande quantidade de novas aplicações para componentes ferroelétricos, de acordo com Zhiren “Isaac” Zheng, principal autor do artigo publicado na Nature. Além disso, trata-se de um “sistema simples e ultrafino”, segundo Pablo Jarillo-Herrero, professor do MIT, líder da pesquisa. Ele explica que o novo material “desafia muitas das suposições prevalecentes sobre os sistemas ferroelétricos e pode abrir caminho para uma geração inteira de novos materiais ferroelétricos”.

Grafeno ferroelétrico condutor

O grafeno é uma das formas cristalinas do carbono, organizado em uma única camada de átomos de carbono dispostos em hexágonos. Desde sua descoberta, cientistas encontraram diversas aplicações do material, muitas delas capazes de revolucionar dispositivos e componentes eletrônicos devido à sua alta capacidade como condutor de calor e eletricidade, além de ser o material mais forte já encontrado. Além disso, diferentes configurações das camadas de grafeno podem gerar diferentes propriedades interessantes, incluindo a formação de supercondutores.

Neste novo artigo, a equipe publicou os resultados de uma dessas diferentes configurações, descobertas durante suas pesquisas. Eles utilizaram um material baseado em duas camadas de grafeno prensadas entre camadas atomicamente finas de nitreto de boro (BN). As camadas de BN estão em um ângulo ligeiramente diferente entre si, da outra. Olhando de cima, o resultado é um padrão conhecido como padrão moiré — é o padrão formado quando duas grades apresentam movimento relativo entre si, por exemplo. De acordo com Zheng, um padrão moiré “pode mudar dramaticamente as propriedades de um material”.
No caso deste estudo, as mudanças das propriedades do material resultou em uma nova forma de ferroeletricidade, com uma nova física no movimento dos elétrons, completamente diferente do que ocorre nos elétrons dos ferroelétricos convencionais. Além de ser o primeiro ferroelétrico condutor, “é a primeira demonstração que relata ferroeletricidade eletrônica pura, que exibe polarização de carga sem movimento iônico na rede subjacente”, de acordo com Philip Kim, professor de física e física aplicada da Universidade de Harvard.
Ainda segundo Kim, “essa descoberta surpreendente certamente convidará a novos estudos que podem revelar fenômenos emergentes mais empolgantes e fornecer uma oportunidade de utilizá-los para aplicativos de memória ultrarrápidos”. Ainda não foi descoberto tudo sobre esse novo material ferroelétrico, mas a equipe espera continuar trabalhando nesse estudo para compreender melhor a física envolvida e demonstrar o potencial em várias aplicações potencialmente revolucionárias.

Fonte: Canaltech