Eletricidade flui até 100 vezes mais rápido em folhas de grafeno

Físicos da Universidade de Maryland, nos Estados Unidos, demonstraram que o grafeno - uma folha super-fina, formada por uma única camada de átomos de carbono - tem melhor capacidade de condução elétrica do que qualquer material conhecido, operando à temperatura ambiente.

O grafeno ganhou fama em 2007, quando os cientistas conseguiram utilizá- lo para construir um transístor, abrindo caminho para uma nova geração de semicondutores (veja Chips de carbono mais próximos graças a técnica que substitui silício por grafeno ).

Vibrações termais no grafeno

Aquela expectativa de que o futuro guarda um lugar importante para o grafeno agora foi reforçada com esta nova descoberta. A equipe do Dr. Michael Fuhrer verificou que as vibrações termais têm um efeito extraordinariamente baixo sobre os elétrons no grafeno.

A energia associada com a temperatura de um material faz com que seus átomos vibrem. Quando os elétrons viajam através desse material, eles se chocam com esses "átomos vibrantes", o que resulta em uma resistência à passagem da corrente elétrica - representada pelo próprio movimento dos elétrons.

Resistência elétrica intrínseca

Esse é o tipo de resistência elétrica chamada intrínseca, porque ela faz parte da própria estrutura do material. Só se consegue acabar com ela resfriando-se o material até próximo do zero absoluto.

No grafeno, a vibração termal produz uma resistência de apenas 1 micro-Ohm por centímetro quadrado - 35% menos do que o cobre, o elemento com menor resistência a temperatura ambiente que se conhecia até agora.

Mobilidade dos elétrons

Para os semicondutores, utiliza-se uma medida diferente para se quantificar a rapidez com que os elétrons se movem: a mobilidade. O limite de mobilidade dos elétrons no grafeno é de 200.000 cm2/Vs - em comparação com 1.400 cm2/Vs no silício, e 77.000 cm2/Vs no antimoneto de índio, o semicondutor de mais alta mobilidade que se conhece.

Os grafenos produzidos hoje ainda deixam bastante a desejar em termos de pureza e têm pouco a ver com a estrutura teórica mostrada na ilustração. Além disso, por serem muito finos, eles precisam ficar apoiados em um substrato, geralmente de silício.

Os átomos do substrato acabam interferindo com a condução ótima do grafeno, o que coloca desafios para os pesquisadores em termos de encontrar formas de fabricar e utilizar o grafeno que possam tirar proveito de todo o seu potencial. Para conhecer mais sobre o grafeno, veja o artigo Transistor mais fino do mundo é feito com folha de grafeno.