O fósforo preto é um desses materiais maravilhosos que estão prontos para revolucionar a eletrônica. Sua estrutura também é bidimensional, como a nova geração de materiais promissores. Destes, apenas o grafeno é mais conhecido. Mas em laboratórios espalhados pelo mundo já estudam as propriedades, forma de produção e aplicações de um punhado de brilhantes alternativas ao silício.

O siliceno ou o carbyne são dois candidatos para substituir o silício, embora seja verdade que o grafeno tenha mais recorrido com respeito a eles, embora ainda esteja longe do silício. E o fósforo preto entra neste mundo de materiais bidimensionais com propriedades fabulosas. É um semicondutor natural, cuja cor preta característica lhe dá o nome. É um alótropo do fósforo que tem um tipo de condutividade elétrica que pode ser ativada ou desativada.

A condutividade elétrica une-se à absorção de luz como uma das principais características do fósforo preto. Outra é a anisotropia, uma capacidade que modifica suas propriedades, dependendo de se a estrutura está posicionada horizontal ou verticalmente. Para compreender melhor, imagine uma superfície plana, bidimensional (como a estrutura do material). No plano X a eletricidade, por exemplo, conduz facilmente, mas não assim no plano Y.

Assim, dependendo, se fazemos passar energia elétrica por um ou outro eixo obteremos resultados diferentes. Cientistas do Berkeley Lab dentro do Departamento de Energia dos Estados Unidos, comprovaram recentemente o funcionamento eficaz desta anisotropia para a condutividade técnica.

Até esse momento isso só estava teorizado, mas os testes realizados no Berkeley Lab indicam que a forma como o calor se espalha através do fósforo preto é muito diferente em cada um dos dois sentidos do plano. Era uma propriedade planejada, mas nunca antes foi comprovada empiricamente. E suas implicações poderiam ser muito importantes, especialmente para aumentar a eficiência energética dos componentes eletrônicos.

Uma das utilizações que podem ser dadas a esta anisotropia é permitir que o calor passe mais facilmente numa direção em que a energia não faz, fazendo com que a perda de calor em um dispositivo não implique uma perda, na mesma proporção, de energia. Esta propriedade pode ser útil na concepção de transistores, por exemplo.

Embora o exemplo esteja longe, o certo é que já foram produzidos os primeiros transistores com fósforo preto no laboratório. E o desempenho foi bastante notável. O problema surge, como acontece com o grafeno, na produção em massa, embora existam trabalhos orientados para a solução deste problema.

 

Imagens: Andrew Cavell e Wikipedia