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Advanced Materials publica estudo de pesquisadores brasileiros sobre fósforo negro

  • Escrito por  Instituto Presbiteriano Mackenzie
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Estudo mostra que este material é capaz de converter a cor da luz de forma mais eficiente que o grafeno e o silício. Pesquisadores pertencem ao Mackenzie e Universidade Nacional de Singapura

Em etapa inédita de pesquisa, o Fósforo Negro é novamente objeto de estudo de pesquisadores do MackGraphe – Centro de Pesquisas Avançadas em Grafeno, Nanomateriais e Nanotecnologias da Universidade Presbiteriana Mackenzie – e colaboradores da NUS – Universidade Nacional de Singapura – em projeto que estuda as capacidades óticas não lineares do cristal. Com a participação do Prof. Dr. Christiano J. S. de Matos e do Prof. Dr. Rafael de Oliveira, pesquisadores do MackGraphe, a pesquisa deve propiciar novos desenvolvimentos tecnológicos.

Parente do grafeno, e igualmente promissor, o Fósforo Negro poder ser produzido a partir do fósforo vermelho (este, encontrado na natureza), é formado por camadas ultrafinas de fósforo e, recentemente, foi identificado como um dos novos semicondutores bidimensionais. A pesquisa rendeu publicação na Advanced Materials, revista científica internacional referência no meio científico, que traz, semanalmente, as maiores tendências em termos de pesquisa em materiais há cerca de 25 anos.

O que cerca o estudo

No final dos anos quarenta, a invenção do transistor e os avanços posteriores em física de semicondutores desencadearam a "revolução eletrônica", que ainda influencia nossas vidas hoje em dia. Por outro lado, a partir da década de 1960, o advento do laser e avanços na produção de fibras óticas levaram à fundação da área tecnológica conhecida como fotônica, revolucionando o setor de telecomunicações de longa distância e, mais tarde, viabilizando a internet como a conhecemos hoje.

No entanto, uma nova revolução está por vir. Trata-se da incorporação de comunicações óticas no interior de chips eletrônicos (feitos de silício), o que proporcionará um maior poder de processamento aos computadores, rendendo ganhos de velocidade e consumo de energia. Essa nova tendência tecnológica, que ficou conhecida como Fotônica do Silício, ainda está em seu início e exige uma busca por novos materiais com propriedades óticas que permitam o desenvolvimento de componentes eficientes capazes de emitir, detectar e modular a luz.

O Fósforo Negro começa a se mostrar um desses materiais promissores para a Fotônica do Silício. Formado por um empilhamento de camadas atomicamente finas de átomos de fósforo ligados uns aos outros, ele pode ser esfoliado como o grafeno para que poucas camadas sejam isoladas. Quando o número de camadas isoladas é inferior a dez (cerca de 5 nm de espessura), o material se mostra extremamente competitivo para aplicações óticas e opto-eletrônicas. Além disso, sendo tão fino, este cristal pode ser facilmente colocado sobre um chip de silício para que interaja com a luz conduzida através dos canais de comunicação do chip.

O que foi descoberto neste estudo
Na pesquisa desenvolvida e recém-publicada, os pesquisadores demonstraram que o Fósforo Negro também detém ótimas propriedades óticas não lineares, e que estas se tornam ainda mais eficientes quando o material é muito fino. Propriedades óticas não lineares são capazes de alterar características da luz, tais como a sua cor (ou frequência), o que poderá futuramente ser explorado para se controlar a luz propagada em um chip fotônico.

No estudo publicado, a luz infravermelha (e, portanto, invisível aos nossos olhos) de um laser foi convertida em luz verde por cristais nanométricos de Fósforo Negro de forma significativamente mais eficiente do que no grafeno ou na superfície do silício. Além disso, o estudo mostra que se aumentando a intensidade do laser, este é capaz de corroer um cristal espesso de Fósforo Negro até que este se torne atomicamente fino e, portanto, seja capaz de converter eficiente a cor da luz. Segundo Christiano de Mattos, pesquisador do MackGraphe e um dos responsáveis pelo estudo, a pesquisa publicada deverá fomentar novos desenvolvimentos tecnologicamente importantes. “O Fósforo Negro é, realmente, um material promissor para aplicações óticas e fotônica”, afirma.

Sobre o Mackenzie

A Universidade Presbiteriana Mackenzie está entre as 100 melhores instituições de ensino da América Latina, segunda a pesquisa QS Quacquarelli Symonds University Rankings, uma organização internacional de pesquisa educacional, que avalia o desempenho de instituições de ensino médio, superior e pós-graduação.

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