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Eletrônica

Fosforeno: rival do grafeno nasceu para ser um transístor

Com informações da New Scientist - 03/02/2014

Fosforeno: rival do grafeno nasceu para ser um transístor
O fosforeno é naturalmente semicondutor, como o silício, e ultrafino como o grafeno - a equipe trabalhou com uma camada tripla do material.
[Imagem: Han Liu et al.]

Grafeno de fósforo

Ele pode até ter ganho o prêmio Nobel, mas o grafeno agora tem um rival sério.

A nova estrela que surge é o fosforeno, uma folha unidimensional que tem uma estrutura semelhante à do grafeno - a diferença é que ele é formado por átomos de fósforo, em vez de carbono.

O crucial, contudo, é que o fosforeno é um semicondutor por natureza, o que o coloca como um material capaz de substituir o silício de forma direta.

O novo material até já foi usado para fazer alguns transistores experimentais para demonstração de seu potencial.

Fosforeno semicondutor

Apesar de toda a expectativa em torno dele, o grafeno tem uma grande limitação - ao menos no campo da eletrônica e da informática: ele conduz eletricidade bem demais.

O silício, por sua vez, que é a base de toda a eletrônica, é um semicondutor, o que significa que ele pode conduzir eletricidade ou bloquear sua passagem. É justamente esta capacidade de comutação entre condutor e não-condutor que possibilita seu uso para construir os transistores que manipulam a lógica binária.

Entra então em cena o fosforeno, que é naturalmente semicondutor como o silício - e ultrafino como o grafeno.

Ele foi descoberto pela equipe do Dr. Peide Ye, da Universidade de Purdue, nos Estados Unidos, usando a mesma "técnica" usada há 10 anos para extrair o grafeno: uma fita adesiva colada sobre um cristal de uma forma alotrópica do fósforo conhecida como fósforo preto.

Quando a fita é retirada do cristal, uma camada de átomos de fósforo - o fosforeno - fica grudada nela.

Fosforeno: rival do grafeno nasceu para ser um transístor
O fosforeno já foi usado para fazer transistores para demonstração de seu potencial.
[Imagem: Likai Li et al.]

A equipe já usou essas primeiras camadas para construir transistores de fosforeno, demonstrando ainda que é possível integrá-lo com outros materiais bidimensionais e com o silício.

Materiais atômicos

Se o fosforeno vai ou não competir com o silício é algo que ainda terá que ser demonstrado, já que não está claro se será tão difícil produzi-lo em larga escala quanto está sendo com o grafeno.

Para dificuldades iguais, contudo, o fosforeno parece ter vantagens claras sobre outros materiais monoatômicos que têm chamado a atenção ultimamente.

O siliceno, por exemplo, que consiste em camadas superfinas de silício, também é um semicondutor e, em teoria, tão bom para conduzir eletricidade quanto o grafeno.

Mas é mais difícil fabricar siliceno do que fosforeno ou grafeno, já que não se pode simplesmente retirar uma camada de silício com uma fita adesiva - e, uma vez extraído, ele tem uma tendência a se autodestruir.

E o estaneno, uma camada monoatômica de átomos de estanho e que pode ter propriedades semelhantes à do grafeno, por enquanto só existe em simulações computadorizadas.

Há ainda o bismutato de sódio, identificado como uma versão 3D do grafeno, mas que é tão recente que ainda não se conhece totalmente suas vantagens e desafios.

Bibliografia:

Artigo: Phosphorene: A New 2D Material with High Carrier Mobility
Autores: Han Liu, Adam T. Neal, Zhen Zhu, David Tomanek, Peide D. Ye
Revista: arXiv
Link: http://arxiv.org/abs/1401.4133

Artigo: Black Phosphorus Field-effect Transistors
Autores: Likai Li, Yijun Yu, Guo Jun Ye, Qingqin Ge, Xuedong Ou, Hua Wu, Donglai Feng, Xian Hui Chen, Yuanbo Zhang
Revista: arXiv
Link: http://arxiv.org/pdf/1401.4117v1.pdf





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