Caracterização do grafeno usando TERS

O grafeno é um material cristalino bidimensional composto por uma camada atomicamente espessa de átomos de carbono com hibridização sp² dispostos em uma estrutura hexagonal. Foi descoberto em 2004 por A. Geim e K. Novoselov, que receberam o Prêmio Nobel em 2010. O grafeno possui propriedades extraordinárias, em particular, uma mobilidade eletrônica extremamente alta, o que abre um leque de aplicações em nanoeletrônica, optoeletrônica e baterias. Curiosamente, a alta condutividade elétrica do grafeno dificultou sua integração, mas o recente desenvolvimento de materiais semicondutores bidimensionais e sua potencial combinação com o grafeno revitalizaram a integração do grafeno em dispositivos nanoeletrônicos. Embora o óxido de grafeno tenha sido inicialmente considerado uma forma intermediária para a produção em larga escala de grafeno devido à sua fácil dispersão em água, ele também é de interesse para diversas aplicações, pois pode ser funcionalizado ou utilizado como uma camada não condutora.

A espetroscopia Raman é a caraterização de eleição para as fases de carbono em geral, e para o grafeno e o óxido de grafeno em particular, uma vez que não é destrutiva e fornece uma grande quantidade de informações, tais como defeitos, desordem, limites de borda e de grão, espessura, dopagem, tensão e condutividade térmica. No entanto, a resolução espacial ultra elevada necessária para o estudo de nano-objectos de grafeno não pode ser obtida utilizando a microscopia Raman limitada pela difração. No entanto, as técnicas hifenizadas com ponta, baseadas na amplificação do sinal da nano-região sob a ponta, permitirão uma nano-caraterização efectiva. O recente desenvolvimento da análise TERS com iluminação lateral oferece mesmo a possibilidade de investigar o comportamento das estruturas à base de grafeno durante o funcionamento do dispositivo.