p Os íons de cálcio estão presentes nas rochas, ossos, cartuchos, biominerais, depósitos geológicos, sedimentos oceânicos, e muitos outros materiais importantes. Os íons de cálcio também desempenham papéis importantes na retenção de dióxido de carbono em águas naturais, dureza da água, transdução de sinal e geração de tecido. Como um dos metais alcalino-terrosos, o átomo de cálcio tem dois elétrons de valência de acordo com a regra do octeto. Até agora, o único estado de valência conhecido de íons de cálcio em condições ambientais é +2, e os cristais correspondentes com íons de cálcio são isolantes. p Usando microscopia crioeletrônica, os cientistas relataram a observação direta de cristais de CaCl bidimensionais (2-D) em membranas de óxido de grafeno reduzido (rGO) em condições ambientais, que exibem apenas íons de cálcio monovalentes (isto é, +1). Notavelmente, propriedades metálicas em vez de isolantes são exibidas por esses cristais de CaCl 2-D, e mais interessante, ferromagnetismo à temperatura ambiente, heterojunção grafeno-CaCl resultante, coexistência de piezoeletricidade e metalicidade, junto com o armazenamento distinto de hidrogênio e capacidade de liberação em condições ambientais são demonstrados experimentalmente.

p Deve-se notar que, convencionalmente, os materiais metálicos geralmente não apresentam piezoeletricidade. Tal comportamento inesperado do tipo piezoeletricidade dos cristais metálicos de CaCl é induzido pela estrutura anormal de CaCl 2-D de que a estrutura é metálica devido ao comportamento monovalente dos íons de Ca, por um lado, e por outro lado a estrutura possui dois elementos (Ca e Cl) com diferentes efeitos elétricos sob deformações compressivas ou de tração. Portanto, os cristais 2-D de CaCl são um material novo que tem caráter metálico e propriedade piezoelétrica, e terá novas aplicações como transistores em escala atômica e em dispositivos nanotransistores.

p Até onde sabemos, o ferromagnetismo à temperatura ambiente nunca foi observado para um elemento de metal do grupo principal. O estudo teórico revela que a possível origem de tal ferromagnetismo à temperatura ambiente são os efeitos de borda ou defeito dos cristais de CaCl, onde há um elétron de valência desemparelhado em Ca +, então, espera-se que cada elemento de metal tenha ferromagnetismo à temperatura ambiente por meio da formação dos cristais 2-D anormais correspondentes.

p Estudos teóricos mostram que a formação de tal cristal anormal é atribuída às fortes interações cátion-π dos cátions de Ca com os anéis aromáticos nas superfícies de grafeno. Uma vez que fortes interações cátion-π também existem entre outros cátions metálicos (como Mg ²⁺ , Fe ²⁺ , Co ²⁺ , Cu ²⁺ , CD ²⁺ , Cr ²⁺ e Pb ²⁺ ) e superfícies grafíticas, são esperados cristais semelhantes com valência anormal de outros cátions metálicos.

p Esses achados não apenas apresentam um avanço em cristais 2-D com razão cátion-ânion anormal, nova valência de cátions, e condutividade inesperada, mas também fornecem obras seminais em material, biológico, aplicações químicas e físicas. As propriedades e comportamentos dos cristais 2-D rompem com o conhecimento geral sobre este elemento amplamente distribuído na vida diária, e eles definitivamente atrairão a atenção e o pensamento sobre suas aplicações interessantes em vários campos.

p Essas propriedades e comportamentos dos cristais 2-D também irão expandir bastante as aplicações do grafeno funcionalizado. Avançar, considerando a ampla distribuição de cátions metálicos e carbono na terra, tais compostos "especiais" em nanoescala com propriedades anteriormente não reconhecidas podem ser onipresentes na natureza.