Nanotecnologia

Tabela Periódica Monoatômica - Um guia para sintetizar materiais 2D

Redação do Site Inovação Tecnológica -  17/01/2018

Pelo menos 45 metais podem dar origem a materiais similares ao grafeno. [Imagem: J. Nevalaita/University of Jyväskylä]

Atlas dos materiais monoatômicos

Quando, passada a surpresa da descoberta do grafeno, começaram a surgir similares, como fosforeno, estaneno, germaneno e siliceno, ficou claro que estávamos vendo apenas a ponta do icebergue dos materiais unidimensionais.

E, para explorar um novo mundo, nada melhor do que um mapa, afirmam Janne Nevalaita e Pekka Koskinen, da Universidade Jyvaskyla, na Finlândia.

A dupla estudou elemento por elemento da tabela periódica e calculou quais deles podem teoricamente dar origem a materiais na forma de monocamadas atômicas estáveis. O resultado é o que eles chamam de um "atlas" com as propriedades teóricas desses materiais bidimensionais, que podem ser formados por uma série de elementos metálicos - pelo menos 45.

Guia para sintetizar materiais 2D

O atlas traz informações essenciais para os físicos e químicos sintetizarem esses materiais.

Para cada um deles, a dupla calculou as principais propriedades relacionadas à estrutura e resistência mecânica: comprimento médio das ligações químicas, energia coesiva (uma medida da força de ligação da rede atômica) e módulo de massa (uma medida de compressibilidade).

Para cada metal 2D foram analisadas três possíveis configurações de rede cristalina - hexagonal, quadrada e favo de mel -, identificando aquelas que provavelmente levarão a folhas monoatômicas mais fortes e estáveis, que não sejam propensas a se dobrar.

Os cálculos sugerem que as propriedades de cada material 2D são herdadas da versão 3D do mesmo metal e, portanto, podem ser calculadas a partir das propriedades do metal 3D através de extrapolação linear - mas isso terá que ser testado na prática, eventualmente levando a futuros ajustes no atlas.

Bibliografia:

Atlas for the properties of elemental two-dimensional metals
Janne Nevalaita, Pekka Koskinen
Vol.: 97, 035411
DOI: 10.1103/PhysRevB.97.035411