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Grafeno pode superar fibras ópticas atuais no ramo das telecomunicações

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As fibras ópticas feitas com fios de silício são consideradas as melhores estruturas para transferência de dados em alta velocidade e por longas distâncias. Mas, agora, cientistas da Universidade de Wisconsin, nos EUA, querem usar o grafeno para melhorar o desempenho dessas transmissões.

Eles conseguiram fabricar as menores fitas de grafeno já produzidas até hoje, usando um método de escalonamento que faz com que o material seja uma excelente alternativa para a utilização em telecomunicações no futuro.

“Pesquisas anteriores sugeriram que, para ser viável para tecnologias de telecomunicações, o grafeno precisaria ser estruturado de forma proibitivamente pequena em grandes áreas, o que seria um pesadelo de fabricação. Com a produção escalonável, esse processo se torna muito mais viável”, disse o coautor do projeto, Joel Siegel.


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Nanofitas de carbono com apenas 12 nanômetros de largura (Imagem: Reprodução/University of Wisconsin)

Queridinho dos pesquisadores

O grafeno é um cristal bidimensional formado por ligações entre átomos de carbono, com hexágonos em forma de rede. Essa característica faz com que ele seja facilmente adaptável para diversas aplicações diferentes.

Em sistemas de telecomunicação ou na fabricação de células de energia solar, por exemplo, o grafeno se torna um material altamente requisitado por ser relativamente barato e ter propriedades físicas únicas, como ser isolante e condutor de eletricidade ao mesmo tempo.

“Se modificado para interagir com luz de alta energia, o grafeno poderia ser usado para modular os sinais de telecomunicações em velocidades ultrarrápidas, podendo ser utilizado para bloquear frequências de comunicação indesejadas, por exemplo”, explica Siegel.

Miniaturização

A forma encontrada pelos cientistas para melhorar o desempenho do grafeno foi cortá-lo em estruturas microscópicas em escala nanométrica, que funcionam como minúsculas antenas capazes de interagir com a luz. Quanto menor for essa antena, maior será a quantidade de energia de luz que ela consegue transmitir.

Para chegar a essa miniaturização, eles colocaram polímeros em forma de fita sobre o grafeno e então removeram parte do material circundante. “Esse método resultou em fitas de grafeno extremamente finas e, com isso, conseguimos chegar ao tamanho incrível de 12 nanômetros de largura”, diz Siegel.

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Miniaturização das nanofitas de grafeno (Imagem: Reprodução/University of Wisconsin)

No laboratório

Nos testes, os pesquisadores projetaram diferentes comprimentos de onda de luz infravermelha nas estruturas, para identificar os pontos de interação com maior força, conhecidos como onda ressonante. Com isso, eles descobriram que, conforme a largura da banda diminui, o mesmo ocorre com o comprimento dessa onda ressonante, indicando que comprimentos de ondas mais baixos significam energias mais altas.

Durante os experimentos, eles também conseguiram ajustar as fitas, aumentando a intensidade do campo elétrico das estruturas de grafeno. Ao comparar os dados, os cientistas perceberam que nas fitas mais finas ocorre um efeito chamado de “blueshift”, com uma mudança de energia maior do que a esperada.

“O blueshift que observamos indica que os comprimentos de onda das telecomunicações podem ser alcançados com estruturas muito maiores do que o esperado anteriormente, cerca de 8 a 10 nanômetros, apenas um pouco menor do que as estruturas de 12 nanômetros que criamos”, completa Siegel.

Como falta pouco para atingir a meta que varia de 8 a 10 nanômetros, a próxima fase do estudo vai ser concentrada na fabricação de fitas de grafeno ainda mais estreitas, capazes de transmitir ondas de luz com uma eficiência muito maior e de maneira mais confiável do que as fibras ópticas usadas atualmente na área da telecomunicação.

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Fonte: Canaltech