Em laboratório, tensão faz deslizar grafeno e muda o magnetismo

O grafite e o diamante são feitos dos mesmos átomos de carbono, mas um é mole e escuro, enquanto o outro é duro e transparente. A diferença vem da forma como os átomos estão dispostos, e alterar essa disposição num material significa normalmente quebrar ligações químicas fortes e voltar a formá-las, um processo lento e voraz em energia, que exige alta pressão e alta temperatura.

Na Universidade de Cornell, o laboratório de Kenji Yasuda, professor adjunto da Escola de Física Aplicada e de Engenharia, experimentou um caminho diferente. A equipa, liderada nas experiências pelo doutorando Daniel Brandon, trabalhou com uma pilha de quatro camadas de grafeno, um material com a espessura de um único átomo, formado por átomos de carbono dispostos num padrão hexagonal. O estudo foi publicado a 14 de outubro na Nature Nanotechnology.

O truque está nas ligações entre as camadas. São ligações de van der Waals, muito mais fracas do que as ligações no interior de cada camada. A aplicação de uma tensão fez com que as camadas deslizassem umas sobre as outras, um movimento que os investigadores designam por deslizamento. A pilha passou da disposição mais comum e mais estável, conhecida como Bernal, que não é magnética, para uma outra mais rara e menos estável, designada romboédrica, um estado associado ao magnetismo, à supercondutividade e a outros fenómenos quânticos exóticos. Yasuda descreve o objetivo como encontrar uma forma de alterar a estrutura de um material que seja mais eficiente e que continue a ser útil para a tecnologia.

Os investigadores destacam uma característica: a mudança é não volátil. Uma vez que o material está no novo estado, nele permanece, razão pela qual Brandon descreve o deslizamento como uma forma de memória. A equipa afirma que a mudança pode ser revertida com tensão e que o material vai e volta entre os dois estados de forma razoavelmente consistente. O estudo não indica quantos ciclos a comutação aguenta, nem como se comportaria fora do laboratório.

Para os investigadores de materiais, o resultado oferece uma alavanca que funciona por via elétrica, e não através de pressão ou calor extremos, e Yasuda afirma que poderá estender-se para além do magnetismo, à supercondutividade e a outros estados quânticos. Aplicações como a memória não volátil continuam a ser uma perspetiva apontada pelos autores, e não um produto. O estudo não indica qualquer calendário nem qualquer dispositivo, e a demonstração limita-se, por agora, a uma pilha de quatro camadas de grafeno num laboratório.