O Grafeno Pode Substituir a Fibra Óptica?

O grafeno é uma camada única de átomos de carbono dispostos em uma estrutura hexagonal bidimensional, conquistou atenção global por sua combinação única de alta condutividade elétrica, resistência mecânica, térmica e transparência óptica.

Mas será que ele tem o que é preciso para substituir a fibra óptica no transporte de dados? Vejamos o que os estudos mais recentes indicam.

1. Por que o grafeno é promissor para telecomunicações?

·        Alta mobilidade eletrônica e transparência óptica: O grafeno tem mobilidade de portadores superior a 200 000 cm²/Vs e apresenta absorção de apenas 2,3% da luz incidente, com reflexão inferior a 0,1%.

• Versatilidade opto‑eletrônica: Pode atuar como modulador de luz, detector e transmissor em frequências elevadas, com resposta ultrarrápida.

2. Onde o grafeno está sendo aplicado na área óptica?

a) Fotônica Integrada com Silício (Silicon Photonics)

A integração de grafeno em dispositivos fotônicos sobre silício permite construir moduladores ópticos e fotodetectores muito rápidos e eficientes, ideais para comunicações de alta velocidade e microchips fotônicos.

Exemplo notável: dispositivos com velocidade de modulação acima de 50 Gbps, baixo consumo energético e alta eficiência já foram demonstrados em laboratório.

b) Fibras Ópticas Funcionalizadas com Grafeno

Esses experimentos visam revestir fibras com grafeno ou integrá-lo em fibras fotônicas especiais (como fibras fotônicas de cristal) para criar componentes como polarizadores de alto desempenho, com janela de polarização ampla (>400 nm), alta birrefringência e extinção elevada.

Outro exemplo: fibras ópticas revestidas com grafeno em escala de quilômetros foram produzidas com técnicas industriais, um avanço significativo para viabilidade prática.

c) Emissão ultrarrápida de elétrons via grafeno em fibra

Um estudo de 2025 apresentou uma fonte de elétrons ultrarrápida e estável consistente em grafeno transferido sobre a face final de uma fibra óptica. Essa tecnologia não substitui a fibra, mas abre caminho para uma nova geração de emissores ópticos integrados em sistemas de vácuo, como microscópios, com eficiência e estabilidade notáveis.

3. Estado Atual dos Testes

·        Moduladores e detectores fotônicos: Já foram feitos protótipos laboratoriais operando acima de 50 Gbps e testes com 29 GHz de largura de banda, com objetivo final acima de 100 GHz e consumo por bit abaixo de 1 fJ.

·        Fibras revestidas com grafeno: Produção em escala de quilômetros com técnicas industriais já é possível, embora ainda faltem aplicações comerciais concretas.

• Componentes especializados (polarizadores, emissores ultrarrápidos): Em estágios iniciais de pesquisa com resultados promissores, mas ainda distantes da viabilidade comercial.

4. Quando será possível aplicar essa tecnologia?

Apesar dos avanços, ainda não há data firme para substituição da fibra óptica pela tecnologia de grafeno em telecomunicações. Alguns pontos:

·        Fase de laboratório: Os dispositivos estão sendo testados em ambientes controlados, com desempenho ainda limitado em escala e robustez.

·        Desafios de fabricação: Mesmo que a CVD e outras técnicas já tornem possível produção em larga escala, ainda é preciso melhorar a qualidade, reprodutibilidade e integração com processos CMOS industriais.

• Expectativa otimista: Projeções acadêmicas sugerem que, com evolução tecnológica acelerada e investimento industrial, aplicações como moduladores de alto desempenho ou fibras especiais podem surgir comercialmente nos próximos 10 a 20 anos.

5. Conclusão: será que o grafeno substituirá a fibra óptica?

·        Não em breve: A tecnologia ainda está em estágio experimental, com muitos desafios para aplicação em larga escala.

·        Grande potencial: Como modulador, detector e em outros componentes fotônicos, o grafeno pode vir a complementar, melhorar ou até substituir partes da infraestrutura óptica atual.

• Foco estratégico: A aposta parece mais realista como coadjuvante da fotônica de silício (integrada em chips) e como componente especializado (como fibras personalizadas ou sistemas híbridos), do que como substituto direto da fibra de vidro.

Rodrigo Haniger