Dois artigos publicados recentemente prometem revolucionar a supercondutividade à temperatura ambiente, o "santo graal" buscado pelos cientistas para potenciais aplicações revolucionárias que a tecnologia poderia oferecer nos campos da eficiência energética, transmissão de energia, levitação magnética, medicina e outras aplicações. Ambos os estudos utilizam o grafeno como matéria-prima.
No primeiro deles, publicado na revista Advanced Quantum Technologies, a empresa de tecnologia americana Terra Quantum liderou uma pesquisa conduzida por cientistas Universidade Estadual de Campinas, Universidade de Perugia e SwissScientific Technologies. Aqui, a equipe observou sinais de supercondutividade na chamada grafite pirolítica altamente orientada (HOPG), obtida por uma combinação de fita adesiva e mecânica quântica.
Já no segundo artigo, publicado na revista Nature, pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia, em Atlanta, nos EUA, anunciaram a criação do primeiro semicondutor funcional baseado em grafeno do mundo, que poderá funcionar como um protótipo para o desenvolvimento de chips de computadores convencionais e quânticos no futuro.
Grafeno e fita adesiva: uma nova aposta na supercondutividade
Os pesquisadores usaram fita adesiva para quebrar a HOPG em folhas finas.Fonte: Getty Images
No enigma da supercondutividade à temperatura ambiente, a resposta na ponta da língua, mas sim na ponta do lápis. A grafite mostrou-se promissora em uma forma sintética conhecida como grafite pirolítica altamente orientada, na qual os cristalitos da substância formada por átomos de carbono estão alinhados entre si, formando ângulos extremamente pequenos.
Liderada pelo professor Yakov Kopelevich, a equipe de pesquisadores da brasileira Unicamp usou uma fita adesiva para quebrar essa grafite especial em folhas finas cobertas por densos conjuntos de rugas em linhas quase paralelas. E foi essa geometria de rugas que permitiu que os elétrons se emparelhassem em estruturas propícias para o fluxo das correntes supercondutoras.
Segundo os autores, o mecanismo que leva à supercondutividade ao longo desses "defeitos unidimensionais" é a topologia eficaz, que permite que os elétrons se organizem em pares de Cooper. Esse fenômeno faz com que essas partículas interajam e acabem ligadas em uma partícula que sustenta a supercondutividade em uma temperatura estimada em 27 °C.
Criando o primeiro semicondutor de grafeno do mundo
Os pesquisadores do Georgia Tech foram além da descoberta experimental e conseguiram desenvolver o primeiro semicondutor funcional do mundo. O dispositivo é feito de grafeno epitaxial, "que é uma camada única que cresce na face cristalina do carboneto de silício", diz um release.
Como o grafeno não é naturalmente um semicondutor nem um metal, mas sim um semimetal, foi necessário desenvolver um band gap, material que pode ser ligado e desligado quando um campo elétrico passa por ele, assim como funcionam os chips de silício.
Usando átomos no grafeno que “doam” elétrons ao sistema para avaliar sua condutividade, os cientistas descobriram que o seu semicondutor de grafeno tem mobilidade 10 vezes maior que o silício. Isso se traduz em elétrons se movendo com resistência muito baixa, o que, na eletrônica, significa em uma computação mais rápida.
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