p Cientistas da Rice University descobriram que um material com a espessura de um átomo sendo analisado por eletrônicos flexíveis e dispositivos ópticos de próxima geração é mais frágil do que eles esperavam. p A equipe do Rice liderada pelo cientista de materiais Jun Lou testou a resistência à tração de sistemas bidimensionais, disseleneto de molibdênio semicondutor e descobriram que falhas tão pequenas quanto um átomo ausente podem iniciar rachaduras catastróficas sob tensão.

p O relatório da equipe aparece este mês em Materiais avançados .

p A descoberta pode fazer com que a indústria olhe mais cuidadosamente para as propriedades dos materiais 2-D antes de incorporá-los em novas tecnologias, ele disse.

p "Acontece que nem todos os cristais 2-D são iguais, "disse Lou, um professor de ciência de materiais e nanoengenharia de Rice. "O grafeno é muito mais robusto em comparação com alguns dos outros com os quais estamos lidando agora, como este disseleneto de molibdênio. Achamos que tem algo a ver com defeitos inerentes a esses materiais. "

p Os defeitos podem ser tão pequenos quanto um único átomo que deixa uma lacuna na estrutura cristalina, ele disse. "É muito difícil detectá-los, "disse ele." Mesmo que um grupo de vagas faça um buraco maior, é difícil encontrar usando qualquer técnica. Pode ser possível vê-los com um microscópio eletrônico de transmissão, mas isso exigiria tanto trabalho que não seria útil. "

p O disseleneto de molibdênio é um dichalcogeneto, um material semicondutor bidimensional que aparece como uma matriz hexagonal semelhante ao grafeno vista de cima, mas na verdade é um sanduíche de átomos metálicos entre duas camadas de átomos de calcogênio, nesse caso, selênio. O disseleneto de molibdênio está sendo considerado para uso como transistores e em células solares de próxima geração, fotodetectores e catalisadores, bem como dispositivos eletrônicos e ópticos.

p Lou e colegas mediram o módulo de elasticidade do material, a quantidade de alongamento que um material pode manipular e ainda retornar ao seu estado inicial, em 177,2 (mais ou menos 9,3) gigapascals. O grafeno é cinco vezes mais elástico. Eles atribuíram a grande variação a falhas pré-existentes entre 3,6 e 77,5 nanômetros.

p Sua resistência à fratura, a quantidade de alongamento que um material pode suportar antes de quebrar, foi medido em 4,8 (mais ou menos 2,9) gigapascais. O grafeno é quase 25 vezes mais forte.

p Parte do projeto liderado pelo pesquisador de pós-doutorado de Rice, Yingchao Yang, exigia a movimentação do disseleneto de molibdênio de uma câmara de crescimento em um forno de deposição de vapor químico para um microscópio sem introduzir mais defeitos. Yang resolveu o problema usando um processo de transferência a seco em vez de uma lavagem com ácido padrão que teria arruinado as amostras.

p Para testar amostras, Yang colocou retângulos de disseleneto de molibdênio em uma plataforma de microscópio eletrônico sensível inventada pelo grupo Lou. As forças naturais de van der Waals mantiveram as amostras no lugar em braços elásticos em balanço que mediram a tensão aplicada.

p Lou disse que o grupo tentou medir a resistência à fratura do material, um indicador da probabilidade de propagação de rachaduras, como fizeram em um estudo anterior sobre o grafeno. Mas eles descobriram que as rachaduras de pré-corte em disseleneto de molibdênio resultaram em sua quebra antes que a tensão pudesse ser aplicada, ele disse.

p "A mensagem importante deste trabalho é a natureza frágil desses materiais, "Lou disse." Muitas pessoas estão pensando em usar cristais 2-D porque eles são inerentemente finos. Eles estão pensando em eletrônicos flexíveis porque são semicondutores e sua força elástica teórica deveria ser muito alta. De acordo com nossos cálculos, eles podem ser aumentados em até 10 por cento.

p "Mas na realidade, por causa dos defeitos inerentes, você raramente pode alcançar tanta força. As amostras que testamos até agora quebraram em 2 a 3 por cento (do máximo teórico) no máximo, "Lou disse." Isso ainda deve servir para a maioria das aplicações flexíveis, mas a menos que encontrem uma maneira de apagar os defeitos, será muito difícil atingir os limites teóricos. "