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Versão 3D natural do grafeno descoberta

A descoberta do que é essencialmente em uma versão 3D do grafeno em contraste com as folhas 2D de carbono, pelas quais os elétrons viajam muitas vezes a velocidade em que eles se movem através de silício – promete novidades para a indústria de alta tecnologia, como transistores mais rápidos e discos rígidos muito mais compactos. O material não é feito de carbono, mas essencialmente atua como uma espécie de grafeno 3D, com todas as vantagens derivadas disso.

A versão 3D do grafeno

A colaboração de pesquisadores do Departamento de Energia dos EUA (DOE) ‘s Lawrence Berkeley e do Laboratório Nacional (Berkeley Lab) descobriram que bismutato de sódio pode existir como uma forma de matéria quântica chamada de “semimetal topológica tridimensional de Dirac (3DTDS)”. Esta é a primeira confirmação experimental de férmions de Dirac 3D no interior ou na massa de um material, uma utopia que só recentemente foi proposta pelos teóricos.

“Um 3DTDS é a contrapartida tridimensional natural do grafeno, com mobilidade e velocidade dos elétrons similares ou ainda melhores” Yulin Chen, coautor do experimento.

Dois dos novos materiais mais interessantes no mundo da alta tecnologia de hoje são de grafeno e isolantes topológicos, materiais cristalinos que são eletricamente isolantes na massa, mas condutores na superfície. Ambos os férmions de Dirac (férmions que não são as suas próprias antipartículas), que dão origem a propriedades físicas extraordinárias e altamente cobiçadas e isolantes topológicos também possuem uma estrutura eletrônica única, em que os elétrons da massa se comportam como um isolante, enquanto os elétrons da superfície comportar-se como os do grafeno.

Versão 3D natural do grafeno descoberta

Graças aos seus férmions de Dirac 3D no material maciço, um 3DTDS também apresenta uma intrigante magnetorresistência linear não saturável que pode ser ordens de magnitude maior do que os materiais GMR usados hoje nos discos rígidos, e ele abre o caminho para a fabricação de sensores ópticos mais eficientes.

Porém ainda há um longo caminho a percorrer, já que o bismutato de sódio costuma ser instável demais para ser aplicado em circuitos computacionais sem ser devidamente isolado. No laboratório, o bismutato de sódio poderá ser utilizado para demonstrar as potenciais aplicações de sistemas 3DTDS, que oferecem algumas vantagens importantes em relação ao grafeno.

Referências

  1. Zhongkai Liu, Bo Zhou, Yi Zhang, Zhijun Wang, Hongming Weng, Dharmalingam Prabhakaran, Sung-Kwan Mo, Zhi-Xun Shen, Zhong Fang, Xi Dai, Zahid Hussain, Yulin Chen. Discovery of a Three-dimensional Topological Dirac Semimetal Na3Bi. Science: 2014. DOI: 10.1126/science.1245085
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Escrito por Equipe de Redação Ciências e Tecnologia

Um comentário

  1. Gilberto Fernandes Teixeira

    Talvez tenha chegado a hora de se tentar produzir grafeno em uma impressora 3D com nanotécnologia. O grafite seria distrbuido em folhas tubulares umas sobre as outras onde se poderia tentar um proceso de cristalização e mudança na forma estrutural do mesmo.

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