Wonder Material Grafeno acaba de quebrar outro recorde importante em física: WebCuriosos

O grafeno é um material especial. Entre os seus muitos talentos, pode atuar como supercondutor, gerar uma forma super-rara de magnetismo e desbloquear estados quânticos inteiramente novos.

Agora, o grafeno tem outro crédito incrível: ele pode registrar níveis de magnetorresistência sem a necessidade de empurrar a temperatura para baixo até o zero absoluto.

A alta magnetoresistência – a capacidade de um material de alterar sua resistência elétrica em resposta a um campo magnético – é relativamente rara, mas os materiais que podem alterar suas propriedades dessa maneira são úteis em computadores, carros e equipamentos médicos.

O comportamento mais interessante do grafeno, e de fato os níveis mais altos de magnetorresistência, são geralmente observados em temperaturas ultrabaixas.

Nesta última experiência, investigadores da Universidade de Manchester e da Universidade de Lancaster, no Reino Unido, expuseram grafeno de alta qualidade a campos magnéticos à temperatura ambiente e mediram a sua resposta.

“Nos últimos 10 anos, a qualidade eletrônica dos dispositivos de grafeno melhorou dramaticamente, e todos parecem se concentrar em encontrar novos fenômenos em baixas temperaturas de hélio líquido, ignorando o que acontece nas condições ambientais.” diz o cientista de materiais Alexey Berdyugin, da Universidade de Manchester.

“Decidimos aumentar a temperatura e, inesperadamente, surgiu uma série de fenômenos inesperados.”

Os pesquisadores usaram uma forma pura e não modificada de grafeno, garantindo que apenas a temperatura poderia alterar sua condutividade. O aumento da temperatura excita as partículas carregadas dentro do material, expondo lacunas, ou “buracos”, à medida que saltam.

Sob a influência de ímãs permanentes padrão, o grafeno aquecido exibiu uma resposta de magnetorresistência superior a 100%, o que nunca foi visto antes em nenhum material, estabelecendo um novo recorde. Para colocar essa resposta em perspectiva – à temperatura ambiente e em campos magnéticos do mundo real, a maioria dos metais e semicondutores alteram apenas a sua resistência eléctrica numa fracção de 1%.

Isso é até a mobilidade e o equilíbrio dos elétrons com carga negativa e dos buracos com carga positiva deixados para trás à medida que os elétrons se movem, dizem os pesquisadores.

“O grafeno não dopado de alta qualidade à temperatura ambiente oferece uma oportunidade de explorar um regime inteiramente novo que, em princípio, poderia ter sido descoberto há uma década, mas de alguma forma foi ignorado por todos.” diz o físico Leonid Ponomarenko, da Universidade de Lancaster, no Reino Unido.

“Planejamos estudar este regime de metais estranhos e, certamente, resultados, fenômenos e aplicações mais interessantes se seguirão.”

Houve outro resultado interessante no teste. À medida que a temperatura aumentou, o grafeno inalterado tornou-se o que é conhecido como “metal estranho”, um tipo de material que ainda não compreendemos totalmente.

O que sabemos sobre esses metais é que eles agem de maneiras que não esperamos, e isso é verdade para o grafeno aqui. Em particular, a relação entre temperatura e resistência elétrica não funciona como nos metais normais.

Embora não haja implicações imediatas no mundo real para a investigação, esta contribui significativamente para a nossa compreensão de como os materiais e a sua física funcionam – e lança mais luz sobre o quão especial e versátil é o grafeno.

“Pessoas que trabalham com grafeno como eu sempre sentiram que esta mina de ouro da física deveria ter se esgotado há muito tempo”, disse ele. diz o físico e cientista de materiais Andre Geim, da Universidade de Manchester.

“O material prova continuamente que estamos errados, encontrando mais uma encarnação. Hoje tenho que admitir novamente que o grafeno está morto, viva o grafeno.”

A pesquisa foi publicada em Natureza.