Metal 2D é mais interessante que metal maciço

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/03/2020

Uma única camada atômica de metal é coberta por uma camada de grafeno, permitindo novos materiais em camadas com propriedades únicas.
[Imagem: Yihuang Xiong/Penn State]

Metais 2D

O grafeno, a molibdenita e outros materiais extraídos na forma de camadas atômicas únicas inauguraram um novo mundo de aplicações, principalmente nas tecnologias quânticas, bem como transformaram-se em ferramentas que estão ajudando os físicos e químicos a entenderem melhor a matéria e suas interações - com a luz por exemplo.

Isso fez rapidamente nascer um interesse em extrair camadas monoatômicas dos metais, que têm características diferentes e poderão abrir ainda outros caminhos.

Mas isto não é fácil porque, tão logo os metais são expostos ao ar, eles rapidamente começam a oxidar. Em apenas um segundo, as superfícies metálicas podem formar uma camada de ferrugem que destrói as propriedades metálicas. E, no caso de um metal 2D, isso seria a camada inteira.

Pesquisadores também pensaram em combinar o metal com outros materiais 2D por síntese, mas as reações químicas durante a síntese arruínam as propriedades do metal e também as do material monoatômico.

Além dos metais

Quem achou a solução para esse dilema foi Natalie Briggs e seus colegas da Universidade Estadual da Pensilvânia e dos laboratórios Berkeley e Oak Ridge, nos EUA.

Eles criaram uma técnica que permite recobrir a camada monoatômica metálica com uma camada de grafeno à medida que a camada metálica é extraída do seu material bruto.

"Aproveitamos nosso conhecimento de um tipo especial de grafeno, chamado grafeno epitaxial, para estabilizar formas únicas de metais atomicamente finos. Curiosamente, esses metais atomicamente finos se estabilizam em estruturas completamente diferentes de suas versões maciças e, portanto, têm propriedades muito interessantes em comparação com o que é esperado em metais maciços," disse Natalie.

Os primeiros testes não decepcionaram. O material parece ser adequado para ser usado como sede de qubits para os computadores quânticos, seja na versão supercondutora, seja na versão fotônica.

E a equipe já está preparando experimentos para comprovar as propriedades supercondutoras, sensoriais, ópticas e catalíticas desses metais em camadas.

Além de criar metais 2D exclusivos, sem a participação do grafeno, a expectativa é explorar novos materiais 2D que possam ser de interesse para a indústria eletrônica em futuros eletrônicos além do silício.

Bibliografia:

Artigo: Atomically thin half-van der Waals metals enabled by confinement heteroepitaxy
Autores: Natalie Briggs, Brian Bersch, Yuanxi Wang, Jue Jiang, Roland J. Koch, Nadire Nayir, Ke Wang, Marek Kolmer, Wonhee Ko, Ana De La Fuente Duran, Shruti Subramanian, Chengye Dong, Jeffrey Shallenberger, Mingming Fu, Qiang Zou, Ya-Wen Chuang, Zheng Gai, An-Ping Li, Aaron Bostwick, Chris Jozwiak, Cui-Zu Chang, Eli Rotenberg, Jun Zhu, Adri C. T. van Duin, Vincent Crespi, Joshua A. Robinson
Revista: Nature Materials
DOI: 10.1038/s41563-020-0631-x