Nanotecnologia

Criado primeiro semicondutor superatômico 2D

Redação do Site Inovação Tecnológica -  28/02/2018

A unidade básica desse semicondutor é um conjunto de átomos - um superátomo. [Imagem: Xinjue Zhong et al. - 10.1021/acs.nanolett.7b05278]

Superátomos

Os átomos são os blocos de construção básicos de toda a matéria - pelo menos, essa é a imagem convencional.

Agora, acaba de ser sintetizado o primeiro semicondutor superatômico 2-D, um material cujas unidades básicas não são átomos, mas superátomos - aglomerados atômicos que apresentam algumas das propriedades de um ou mais átomos individuais.

Embora materiais superatômicos já tivessem sido demonstrados em três dimensões - lembre-se dos meta-átomos, dos átomos artificiais ou mesmo dos estados superatômicos dos buckyballs -, até agora ninguém havia conseguido preparar esses materiais em duas dimensões, na forma de folhas atômicas como o grafeno, devido à falta de ligação covalente entre os superátomos.

Xinjue Zhong, da Universidade de Colúmbia, nos EUA, conseguiu: "Este trabalho abre as portas para novas classes de materiais 2-D com maiores possibilidades de ajuste e controle de suas propriedades físicas," disse ele.

De fato, a expectativa é que o arranjo de superátomos seja apenas o primeiro membro do que se tornará uma nova família de semicondutores bidimensionais, cujas estruturas superatômicas irão expandir a diversidade, a funcionalidade e as aplicações dos materiais 2-D.

Método da fita adesiva

Zhong e seus colegas trabalharam com um semicondutor pouco estudado, conhecido pela fórmula Re₆Se₈Cl₂ - rênio, selênio e cloro -, descoberto em 1983. A análise revelou que a estrutura do material não consiste em camadas de átomos únicos como no grafeno, mas de "redes celulares pseudoquadradas de aglomerados inclinados" - um nome complicado para a característica básica de uma estrutura superatômica.

Ou seja, o material já estava pronto, só faltava então usar a mesma técnica usada para fabricar o grafeno e ganhar o Prêmio Nobel de Física: retirar camadas individuais do material usando uma fita adesiva.

O resultado foram folhas superatômicas de aproximadamente 15 nanômetros de espessura. A equipe agora está trabalhando na preparação de folhas monocamadas - eventualmente testando outras marcas de fitas adesivas.

"Nós planejamos explorar a multifuncionalidade, o controle dos graus de liberdade eletrônicos e fonônicos e fenômenos físicos fortemente correlacionados nestes novos semicondutores 2-D," disse o professor Xiaoyang Zhu, coordenador da equipe.

Bibliografia:

Superatomic Two-Dimensional Semiconductor
Xinjue Zhong, Kihong Lee, Bonnie Choi, Daniele Meggiolaro, Fang Liu, Colin Nuckolls, Abhay Pasupathy, Filippo De Angelis, Patrick Batail, Xavier Roy, Xiaoyang Zhu
Nano Letters
Vol.: 18 (2), pp 1483-1488
DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b05278