Grafeno poderá substituir silício nos chips

O grafeno parece ter vindo do planeta Krypton: é o material mais forte e um dos que melhor conduzem eletricidade. Poderá substituir o silício nos chips

São Paulo — Um brasileiro é o autor do mais recente trabalho sobre o grafeno, o material mais forte e impermeável do mundo que, além disso, possui velocidade de condução elétrica dezenas de vezes maior do que o silício. Essa característica foi estudada por Daniel Elias em um trabalho publicado na Nature Physics. O dado só confirmou o que a indústria da computação já sabia: o grafeno é o futuro da tecnologia.

Descrito na década de 40, o material só foi realmente obtido pela primeira vez em 2004 por uma dupla trabalhando na Universidade de Manchester. Andre Geim e Konstantin Novoselov ganharam o prêmio Nobel de Física em 2010 por terem conseguido produzir uma camada única de átomos de carbono, arranjados em hexágonos, como em colmeias de abelha – o grafeno.

Foi justamente para trabalhar ao lado de Geim que o brasileiro Elias, de 33 anos, deixou a Universidade Federal de Minas Gerais. A pesquisa recém-publicada é um dos resultados de seu pós-doutorado, um trabalho que conta com a participação dos dois prêmios Nobel. Da Inglaterra, ele falou à INFO Online.

O que o grafeno tem de tão especial?

Elias  Em 2004, quando fizeram a descrição experimental do grafeno e das suas propriedades elétricas, percebeu-se algo excepcional. Ele tem alta mobilidade de elétrons (tempo em que o elétron se desloca pelo material sem colidir com nada) a temperatura ambiente. Isso é muito raro, pois a maioria dos materiais perde mobilidade quando aumentamos a temperatura. Ele é o material mais impermeável do mundo, capaz de segurar até mesmo o Hélio, um átomo dificílimo de se conter por ser pequeno e leve. Também é o mais forte do mundo. Dentro das suas proporções, é mais forte que diamante.

No grafeno, a velocidade dos elétrons é altíssima. No primeiro estudo, ela foi estimada em 1.000 quilômetros por segundo, cerca de 60 vezes maior que o silício. Neste novo trabalho, observamos que essa velocidade pode triplicar, chegando a 3.000 quilômetros por segundo. Mas, para ter essa velocidade, é preciso uma qualidade de cristal muito boa.


Como se produz grafeno?

Elias  Para obtê-lo no laboratório, usamos a técnica da fita adesiva, que garante os melhores cristais. A fabricação começa com cristais de grafite de boa qualidade. Você coloca um pedacinho em uma fita adesiva e vai dobrando a fita e esfoliando o grafite – que, na verdade, é composto por camadas de grafeno. Isso é feito até que se obtenha uma camada de carbono de apenas um átomo de espessura. Essa foi a técnica original, descrita em 2004. Mas embora garanta os melhores cristais de grafeno, ela é inviável para uso industrial, pelo menos por enquanto.

As empresas estão de olho nessa tecnologia?

Elias  Sim. Todas as empresas de eletrônica estão investindo no grafeno. Em dois anos nós já teremos telas sensíveis ao toque produzidas com ele. O grafeno tem potencial de aumentar incrivelmente a velocidade dos computadores. O silício está chegando ao seu limite e precisará ser substituído por outro material. Então, por que não o grafeno? É claro que ainda existem problemas que terão de ser resolvidos nessa substituição.

Quais são os principais problemas?

Elias  O principal é a maneira como os transistores funcionam hoje. Eles precisam de um salto de energia no silício, uma barreira que diferencia a situação na qual ele conduz eletricidade daquela em que ele não conduz. E o grafeno não tem esse intervalo de energia. Então alguma coisa precisa ser mudada, no grafeno ou no funcionamento do transistor. Se conseguirem, vai ser um salto histórico.

Como estão as pesquisas com grafeno no Brasil?

Elias  O país tem crescido bastante nessas área – vejo pelas pesquisas da própria UFMG. Além disso, um dos maiores pesquisadores de grafeno do mundo, Antonio Castro Neto, é brasileiro (formado pela Unicamp e professor da Universidade de Boston).

E como você foi parar em Manchester?

Elias  Comecei na UFMG, tentando reproduzir as ideias do primeiro artigo sobre grafeno. Meu doutorado era com a “bolsa sanduíche” do CNPQ (bolsa de estudos que permite fazer parte das pesquisas fora do Brasil). Meus orientadores de mestrado e doutorado conheciam o Andre Geim. Em 2006, ele me aceitou como pesquisador. Depois de concluir meu doutorado, fui convidado a voltar e trabalhar com eles, fazendo meu pós-doutorado. Meu contrato dura mais um ano.