Grafeno é transformado em supercondutor e abre caminho para criação de nanodispositivos ultrarrápidos

Pesquisadores no Japão descobriram uma maneira de fazer o “material maravilha”, o grafeno, virar um supercondutor. Ou seja, a eletricidade pode fluir através dele com resistência zero.

Os resultados publicados na ACS Nano, mostram que a nova propriedade atribui mais uma qualidade ao grafeno, detentor de uma lista impressionante de atributos – como o fato de ser mais forte do que o aço, mais duro do que o diamante e incrivelmente flexível.

Porém, a supercondutividade é algo importante até mesmo para o grafeno: como a eletricidade pode fluir sem resistência, a criação de dispositivos eletrônicos torna-se significativamente mais eficiente, além do potencial uso em linhas de energia. Atualmente, empresas de energia estão perdendo cerca de 7% de sua energia em forma de calor, como resultado da resistência nas linhas transmissoras. O grafeno poderia ser uma solução, mas a demonstração de supercondutividade ocorreu em um ambiente de -269 graus Celsius, por isso, esta opção ainda está distante.

O mais interessante é que a pesquisa sugere que o grafeno pode ser usado para construir dispositivos eletrônicos nanométricos de alta velocidade. Imaginem toda a eletricidade que poderia ser economizada com computadores que dependem de pequenos circuitos de grafeno, sem desperdiçar energia na forma de calor.

O material é composto de átomos de carbono dispostos em um padrão hexagonal. Os elétrons dentro do grafeno são capazes de assumir um estado especial chamado “cones de Dirac”, ou seja, eles se comportam como se não possuíssem massa, ficando muito rápidos. Agora, equipes da Universidade de Tohoku e da Universidade de Tóquio conseguiram alcançar a supercondutividade através da criação de duas folhas de grafeno e a inserção de átomos de cálcio entre eles.

As folhas de grafeno foram cultivadas em um cristal de carbeto de silício (SiC), e a equipe observou que quando a temperatura chega a cerca de -269 graus Celsius, a condutividade elétrica do material aparece, indicando a supercondutividade. Isso geralmente depende de elétrons que não repelem outros e que emparelham-se para que possam fluir através de materiais sem esforço. “Isto é importante porque os elétrons sem massa que fluem sem resistência no grafeno poderiam levar à feitura de um nanodispositivo eletrônico de alta velocidade”, explicam os pesquisadores da Universidade de Tohoku.

No ano passado, os pesquisadores foram capazes de tornar o grafeno um supercondutor revestindo-o de lítio. Agora, a equipe japonesa conseguiu alcançar a mesma coisa mantendo o material em seu estado original. Eles também descobriram que os átomos de cálcio são importantes para o processo, embora os pesquisadores admitam que ainda não sabem qual fenômeno está ocorrendo no grafeno para alcançar a supercondutividade. Por isso, mais estudos precisam ser feitos para tentar ajustar o processo e encontrar uma maneira de conseguir a supercondutividade em grafeno em temperaturas mais altas.

Fonte: LiveScience Foto: Reprodução / Takashi Takahashi