Em 2004, dois grupos de pesquisadores independentes encontraram (independentemente) um meio para produzir grafeno e medi-lo eletricamente. Hoje, os trabalhos comuns do Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) e a Universidade de Leibniz de Hanover (Alemanha) deram seus primeiros resultados. As camadas de carbono que constituem esse material apresentam propriedades interessantes. Os elétrons são particularmente móveis e poderiam substituir os materiais semicondutores atualmente utilizados nos chips de computadores. A pesquisa fundamental, hoje, ainda está no começo.

A epitaxia é uma das técnicas de crescimento utilizadas para produzir grafeno. O PTB e a Universidade de Leibniz de Hanover (Alemanha) publicaram na revista científica Applied Physics Letters os primeiros resultados, oriundos de seu projeto de cooperação, portando sobre as interações entre as camadas assim criadas. Em uma próxima etapa, a Universidade de Hanover deveria analisar as interações no interior das camadas. A seguir, o PTB se encarregaria das medidas do efeito Hall quântico, nunca feitas sobre o grafeno obtido por crescimento.

Para obter as camadas de grafeno, em versão simplificada, os pesquisadores aqueceram um pedaço de carbeto de silício. A uma dada temperatura, os átomos de carbono migram para a superfície e se posicionam sob a forma de uma estrutura circular, regular, em uma camada fina. "Uma das questões interessantes que ocupam numerosos pesquisadores atualmente foi: a primeira camada depositada já seria grafeno?", explica o Dr. Christoph Tegenkampf, chefe do projeto na Universidade de Hanover. Seu grupo de trabalho utilizou diferentes métodos, entre outros a microscopia de efeito túnel, a difração de elétrons lentos (LEED, do inglês Low-Energy Electron Diffraction) e a espectroscopia de perda de energia (EELS, do inglês Electron Energy-Loss Spectroscopy), a fim de examinar as interações entre a primeira camada de átomos de carbono e o "suporte". "Como o grafeno cristaliza em duas dimensões sobre um substrato de carbeto de silício, as interações residuais têm lugar", explica o Dr. Tegenkampf, "assim, a primeira camada não se comporta exatamente como grafeno, do ponto de vista elétrico, mas seu comportamento se aproxima". A análise das interações no próprio interior da camada deveria permitir aprofundar esses primeiros resultados. Segundo o Dr. Tegenkampf, a Universidade de Hanover dispõe para isso de métodos de análise únicos.

Na seqüência, o PTB deveria se encarregar das medidas elétricas, altamente precisas, do efeito Hall quântico. Há algum tempo esse método é utilizado para os semicondutores a fim de realizar um padrão quântico de resistência elétrica, ou seja, para a unidade Ohm. O grupo de pesquisa do Dr. Hans Werner Schumacher, do PTB, se interessa antes de tudo pelas particularidades do efeito Hall quântico no grafeno, único material no qual ele seria observável à temperatura ambiente. Ao contrário, nos semicondutores, este efeito não aparecia senão à baixíssimas temperaturas, próximas do zero absoluto. É por esse motivo que a utilização do grafeno como padrão de resistência quântica poderia facilitar as medidas.

Paralelamente a essa importantíssima aplicação em metrologia, o PTB persegue um outro objetivo: ao lado de análises feitas com o grafeno obtido por "crescimento", medidas elétricas são atualmente realizadas com o grafeno obtido por "extração mecânica" do grafite. As medidas testadas seriam já promissoras, segundo Franz-Joseph Ahlers, responsável pelo estudo no PTB. Dentro de alguns meses os valores deverão ser publicados.

Press Release, Leibniz-Universitat Hannover e Physikalisch-Technischen Bundesanstalt, 06 de abril, 2009 (Tradução - MIA).

Nota do Scientific Editor: o trabalho que deu origem a esta notícia, denominado Graphitization process of SiC (0001) studied by electron energy loss spectroscopy", de autoria de T. Langer, H. Pfnür, H. W. Schumacher e C. Tegenkamp, foi publicado no periódico Applied Physics Letters, volume 94, 112106, 2009, DOI:10.1063/1.3100776.

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