Nanotecnologia

Materiais monoatômicos agora com multitarefa

Materiais monoatômicos multitarefa
O material híbrido forma uma estrutura de triângulos alternados, cada tipo com suas próprias funcionalidades. [Imagem: Yu-Yang Zhang/Chinese Academy of Sciences]

Materiais 2D multitarefa

Materiais formados por uma única camada atômica, como o grafeno, podem ser multitarefa.

Essa possibilidade é o resultado de um novo processo que produz naturalmente monocamadas atômicas padronizadas que podem servir de base para a criação de uma grande variedade de materiais com mais de uma capacidade - óptica, magnética, catalítica ou de detecção (sensores).

"Materiais padronizados abrem a possibilidade de ter duas funcionalidades em um único material, como catalisar uma reação química enquanto servem simultaneamente como sensor para um segundo conjunto de moléculas," explicou o professor Sokrates Pantelides, da Universidade Vanderbilt, nos EUA, que coordenou a pesquisa com o professor Hong-Jun Gao, da Academia Chinesa de Ciências.

"Claro, você pode fazer isso usando dois materiais lado a lado, mas os materiais padronizados oferecem toda uma gama de novas opções para os projetistas de dispositivos," acrescentou Pantelides.

Apenas para lembrar, os materiais padronizados - que têm uma estrutura atômica com um padrão definido -, também conhecidos como materiais bidimensionais, incluem não apenas os mais conhecidos grafeno e molibdenita, mas também o fosforeno, estaneno, germaneno, siliceno e outros.

Calcogenetos

Embora o grafeno seja o mais famoso dos materiais padronizados, por conta de sua descoberta ter sido premiada com o Prêmio Nobel, em eletrônica ele tem ficado para trás porque tem sido muito difícil controlar suas propriedades químicas e elétricas.

A dianteira foi tomada pelos calcogenetos - a família da molibdenita -, materiais que contêm enxofre, selênio ou telúrio, conhecidos por suas propriedades ópticas, elétricas e térmicas amplamente variadas.

Materiais funcionalizados

A equipe criou seus materiais monoatômicos multitarefa juntando dois calcogenetos (platina-selênio e cobre-selênio), que se combinaram naturalmente com uma precisão em nanoescala, formando triângulos alternados com diferentes fases: metálicos e semicondutores.

Como cada fase tem diferentes propriedades elétricas e químicas, dois tipos diferentes de moléculas podem se ligar à superfície do material híbrido, permitindo que ele execute duas funções simultaneamente.

"Em geral, os materiais 2D são 'funcionalizados' para aplicações específicas adsorvendo diferentes espécies de átomos ou moléculas ou incorporando impurezas na sua estrutura cristalina de outra forma perfeita, da mesma forma que os semicondutores como o silício são funcionalizados por dopagem com impurezas, o que permite a fabricação de dispositivos eletrônicos, como os circuitos integrados dos computadores.

"Nosso novo trabalho amplia o domínio dos materiais 2D com um passo importante. Ele demonstra uma maneira de fabricar materiais 2D que permitem que as duas fases do material sejam funcionalizadas de forma independente," explicou Pantelides.

Bibliografia:

Intrinsically patterned two-dimensional materials for selective adsorption of molecules and nanoclusters
X. Lin, J. C. Lu, Y. Shao, Y. Y. Zhang, X. Wu, J. B. Pan, L. Gao, S. Y. Zhu, K. Qian, Y. F. Zhang, D. L. Bao, L. F. Li, Y. Q. Wang, Z. L. Liu, J. T. Sun, T. Lei, C. Liu, J. O. Wang, K. Ibrahim, D. N. Leonard, W. Zhou, H. M. Guo, Y. L. Wang, S. X. Du, S. T. Pantelides, H.-J. Gao
Nature Materials
Vol.: 16, 717-721
DOI: 10.1038/nmat4915




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