Recentemente, dois artigos publicados apresentam avanços promissores na busca pela supercondutividade à temperatura ambiente, considerada o “santo graal” pelos cientistas devido às suas potenciais aplicações revolucionárias em eficiência energética, transmissão de energia, levitação magnética, medicina e outros campos. Ambos os estudos têm o grafeno como matéria-prima, indicando seu papel crucial na inovação tecnológica.
No primeiro, publicado na revista Advanced Quantum Technologies, a empresa americana Terra Quantum liderou uma pesquisa com cientistas da Universidade Estadual de Campinas, Universidade de Perugia e SwissScientific Technologies.
Assim a equipe detectou sinais de supercondutividade na grafite pirolítica altamente orientada (HOPG), obtida através de uma técnica combinada de fita adesiva e mecânica quântica.
Enquanto isso, no segundo artigo, publicado na Nature, pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia, EUA, anunciaram a criação do primeiro semicondutor funcional baseado em grafeno, potencialmente servindo como protótipo para futuros chips de computadores convencionais e quânticos.
Grafeno e Fita Adesiva: Avançando na supercondutividade
No desafio da supercondutividade à temperatura ambiente, a solução não está na ponta da língua, mas sim na ponta do lápis.
A grafite, especialmente na forma sintética conhecida como grafite pirolítica altamente orientada, demonstrou promessa, com os cristalitos de carbono alinhados em ângulos extremamente pequenos. Dirigida pelo professor Yakov Kopelevich da Unicamp, a equipe empregou fita adesiva para dividir a grafite especial em folhas finas, com rugas paralelas.
Foi essa geometria das rugas que propiciou o emparelhamento de elétrons em estruturas favoráveis ao fluxo de correntes supercondutoras.
Conforme explicado pelos autores, o mecanismo subjacente à supercondutividade ao longo desses “defeitos unidimensionais” é a topologia eficaz, permitindo que os elétrons formem pares de Cooper.
Mas esse fenômeno promove a interação entre as partículas, resultando na formação de uma partícula que sustenta a supercondutividade a uma temperatura estimada em 27 °C.
Inovação: O primeiro semicondutor de grafeno do mundo
Os pesquisadores do Georgia Tech foram além da descoberta experimental ao desenvolverem o primeiro semicondutor funcional do mundo. Este dispositivo é composto por grafeno epitaxial, uma camada única que cresce na face cristalina do carboneto de silício, conforme relatado em um comunicado.
Foi essencial desenvolver um band gap para o grafeno, um semimetal natural, permitindo sua ativação/desativação elétrica, similar aos chips de silício.
Ao manipular átomos no grafeno para doar elétrons ao sistema e avaliar sua condutividade, os cientistas constataram que o semicondutor de grafeno possui uma mobilidade 10 vezes maior que o silício. Isso se traduz em elétrons movendo-se com uma resistência muito baixa, o que na eletrônica se converte em um processamento mais rápido.
Fontes: IFLScience – Live Science – Instituto de Tecnologia da Geórgia – Advanced Quantum Technologies – Nature
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