Nanotecnologia

Menor transformador do mundo usa cristais atômicos

Menor transformador do mundo usa cristais atômicos
Dispositivo desenvolvido para testar o nanotransformador. [Imagem: Nature Physics]

Coadjuvante

O grafeno é promissor, mas a equipe que o inventou acredita que ele não precisa desempenhar sempre o papel principal.

Neste que é o menor transformador elétrico já fabricado, além de demonstrar mais uma utilidade do grafeno, eles mostraram que as folhas de carbono podem ter novas utilidades se forem postas para contracenar com os elementos certos.

Na verdade, Roman Gorbachev e seus colegas da Universidade de Manchester, no Reino Unido, usaram cristais com apenas um átomo de espessura, superpostos em camadas, para mostrar um exemplo do potencial dos materiais em escala atômica.

Este novo dispositivo deixa os mais modernos transistores e demais componentes eletrônicos com um aspecto antiquado, com suas dopagens misturando átomos de forma um tanto imprecisa, sem nenhuma elegância.

Aqui, os átomos são montados como blocos de brinquedo, fazendo a matéria apresentar comportamentos não obtidos com nenhum material natural.

Sem similares naturais

É bem sabido que os elétrons que se movem em uma camada metálica podem puxar elétrons de uma segunda camada metálica usando seus campos elétricos locais.

Para que esse princípio funcione, contudo, é necessário isolar eletricamente as camadas condutoras, mantendo-as separadas por algumas poucas distâncias interatômicas, ou os elétrons não saltarão.

Uma estrutura dessas teria funções eletrônicas e fotônicas que não possuem similares em nenhum componente atual, abrindo caminho para a fabricação de transistores e sensores muito mais rápidos e menores do que os atuais.

Acreditava-se que um feito assim ainda estivesse distante mesmo dos mais recentes avanços da nanotecnologia.

Gorbachev mostrou que não.

Menor transformador do mundo usa cristais atômicos
Os átomos são montados como blocos de brinquedo, fazendo a matéria apresentar comportamentos não obtidos com nenhum material natural. [Imagem: Gorbachev et al./Nature Physics]

Nanotransformador

Gorbachev trabalha no laboratório do professor Andre Geim, que ganhou o Prêmio Nobel de Física pela descoberta do grafeno.

Ele usou o grafeno como camada condutora e separou as camadas de grafeno com placas de nitreto de boro com quatro átomos de espessura, que funcionam como isolantes.

O dispositivo funcionou exatamente como um transformador elétrico, como os usados em eliminadores de pilha, só que em nanoescala.

A precisão permitiu que a simples superposição das camadas substituísse um dispositivo que, em macroescala, exige bobinas de cobre encaixadas umas nas outras, com potências, dissipações e distâncias astronômicas em relação ao nanotransformador.

Tecnologias do futuro

Os cientistas ainda não sabem exatamente como usar seu novo nanotransformador, sobretudo porque ele está muito à frente das tecnologias atuais.

Mas, como aconteceu com o grafeno, eles sentem estar construindo um arsenal de componentes que servirá às tecnologias do futuro.

"Há uma biblioteca inteira de materiais com espessura atômica. Combinando-os é possível criar novos materiais que não existem na natureza. Essa rota promete ser ainda mais entusiasmante do que o próprio grafeno," comentou o professor Geim.

Bibliografia:

Strong Coulomb drag and broken symmetry in double-layer graphene
R. V. Gorbachev, A. K. Geim, M. I. Katsnelson, K. S. Novoselov, T. Tudorovskiy, I. V. Grigorieva, A. H. MacDonald, S. V. Morozov, K. Watanabe, T. Taniguchi, L. A. Ponomarenko
Nature Physics
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nphys2441




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