Apresentação

Em 2004-2005 foi reportada a produção, isolamento, identificação e a caracterização do grafeno , uma única folha do grafite, consistindo em um arranjo hexagonal de carbono de espessura atômica. A despeito de sua curta existência, o grafeno já revelou uma ampla gama de novos fenômenos físicos e de aplicações em potencial. Paralelamente aos trabalhos sobgrafenore o grafeno, estudos sobre outros materiais bidimensionais (2D) tais como nitreto de boro (BN), sulfeto de molibdênio (MoS2) e fosforeno (todos esfoliáveis até o limite de uma única camada atômica), têm sido extensamente reportados. Entre novos fenômenos e aplicações destes materiais mencionamos heteroestruturas compostas de grafeno e materiais 2D para aplicações em dispositivos eletrônicos, como (bio)sensores, OLEDs e novos efeitos optoeletrônicos em transistores de MoS2. A importância e relevância deste tema como área estratégica estadual/nacional torna-se clara devido a estes materiais 2D constituírem uma fração considerável da pesquisa atual em nanociência e nanotecnologia. Neste contexto é proposta a Rede de Pesquisa em Materiais 2D, composta de 37 professores (mais de 60% bolsistas de produtividade) provenientes de 6 ICTs diferentes. Com a criação da rede, os recursos obtidos serão investidos em temas de pesquisa comuns das ICTs e de grande relevância tecnológica. O fortalecimento das interações entre grupos é necessário a fim de abrir novas frentes de pesquisa nos estudos desses materiais em transporte (opto)eletrônico, propriedades termomecânicas e dispositivos como células solares, OLEDs e sensores e a fim de tornar a pesquisa no estado mais impactante e efetiva, com reais possibilidades de transferência de tecnologia para a sociedade.

Publicações

Leonel M. Meireles, Eliel G. S. Neto, Gustavo A. Ferrari, Paulo A. A. Neves, Andreij C. Gadelha, Ive Silvestre, Takashi Taniguchi, Kenji Watanabe, Helio Chacham, Bernardo R. A. Neves, Leonardo C. Campos, and Rodrigo G. Lacerda. 2020. “Graphene Electromechanical Water Sensor: The Wetristor.” Advanced Electronic Materials, 6, 2, Pp. 1901167. Publisher's VersionAbstract
Abstract A water-induced electromechanical response in suspended graphene atop a microfluidic channel is reported. The graphene membrane resistivity rapidly decreases to ≈25% upon water injection into the channel, defining a sensitive “channel wetting” device—a wetristor. The physical mechanism of the wetristor operation is investigated using two graphene membrane geometries, either uncovered or covered by an inert and rigid lid (hexagonal boron nitride multilayer or poly(methyl methacrylate) film). The wetristor effect, namely the water-induced resistivity collapse, occurs in uncovered devices only. Atomic force microscopy and Raman spectroscopy indicate substantial morphology changes of graphene membranes in such devices, while covered membranes suffer no changes, upon channel water filling. The results suggest an electromechanical nature for the wetristor effect, where the resistivity reduction is caused by unwrinkling of the graphene membrane through channel filling, with an eventual direct doping caused by water being of much smaller magnitude, if any. The wetristor device should find useful sensing applications in general micro- and nanofluidics.
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