Elétrons viram líquido no grafeno

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/08/2011

Os elétrons se movimentam no grafeno bicamada como se assumissem uma fase líquida. No detalhe, uma das amostras de grafeno bicamada suspensa no vácuo.
[Imagem: Mayorov et al./Science]

Grafeno bicamada

Andre Geim e Konstantin Novoselov, ganhadores do prêmio Nobel por seus trabalhos com o grafeno acabam de literalmente adicionar mais uma camada aos seus achados.

Eles sobrepuseram duas camadas de grafeno de alta pureza e colocaram esse "grafeno bicamada" em um ambiente de vácuo, deixando a amostra suspensa, sem qualquer contato que pudesse alterá-la química ou fisicamente.

Isto eliminou quase totalmente os mecanismos de espalhamento que os elétrons sofrem quando percorrem o grafeno e alterou a forma como eles interagem entre si.

Elétrons em fase líquida

As medições revelaram um comportamento absolutamente anômalo dos elétrons ao percorrerem o grafeno bicamada: os elétrons se comportam como se fossem um líquido.

Na maioria dos materiais condutores, a corrente elétrica é transportada por elétrons que se movem livremente, como se fossem um gás - imagine uma multidão de pessoas andando em uma calçada; apesar dos encontrões, cada uma consegue manter sua própria rota, independentemente dos outros.

Mas, em baixas temperaturas, os elétrons se movimentam no grafeno bicamada como se assumissem uma fase líquida - imagine a mesma multidão marchando em grupos.

O fenômeno, visto pela primeira vez, é muito frágil, com o "fluido de elétrons" podendo ser facilmente quebrado por qualquer defeito na estrutura atômica do material - como se a multidão tentasse marchar no meio de uma floresta.

Anisotropia

As observações indicam que o fluido de elétrons forma alguns padrões, similares aos dos cristais líquidos nemáticos, uma espécie de cristal líquido cujas longas moléculas alinham-se numa direção determinada - elas são anisotrópicas.

No grafeno bicamada, a forte interação dos elétrons faz com que eles gerem um estado condutor anisotrópico - dependente da direção de propagação -, ou seja, eles se tornam elétrons nemáticos.

Segundo os pesquisadores, essa propriedade eletrônica única emerge porque as quasipartículas - os elétrons e seus correlatos positivos, as lacunas - se comportam no grafeno de forma muito diferente do que acontece nos metais. Eles apresentam uma simetria quiral - uma simetria entre os elétrons e as lacunas, parecida com a que existe entre as partículas e as antipartículas.

Os pesquisadores afirmam que o mais surpreendente é que tudo isso acontece sem a necessidade de aplicação de um campo magnético externo, como seria de se esperar, que poderia guiar os elétrons.

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