p Como a maioria dos materiais, um elástico fica mais fino quando é esticado. Mas alguns materiais se comportam de maneira oposta - eles ficam mais grossos quando esticados e mais finos quando comprimidos. Essas substâncias contra-intuitivas, conhecidos como materiais auxéticos, tendem a ter uma alta resistência a cisalhamento ou fratura e são usados ​​em aplicações como implantes médicos e sensores. Mas normalmente, este efeito auxético só é visto quando o material é distorcido em uma direção particular. p Agora, Minglei Sun e Udo Schwingenschlögl previram que um grupo de materiais à base de carbono, formado em folhas de átomos finos, deve mostrar este efeito auxético em todas as direções. Este fenômeno nunca foi observado antes em qualquer material anisotrópico 2D, uma família crescente de materiais planos que incluem vários materiais potencialmente auxéticos.

p Os pesquisadores do KAUST calcularam várias características-chave de três materiais 2D chamados sulfeto de carbono, seleneto de carbono e telureto de carbono, que unem o carbono com elementos conhecidos coletivamente como calcogênios. Os cálculos baseiam-se na teoria do funcional da densidade, uma abordagem comumente usada com base na mecânica quântica, e eles descrevem as características dos materiais, como sua estabilidade estrutural, comportamento mecânico e propriedades eletrônicas.

p Todos os materiais auxéticos têm um coeficiente de Poisson negativo, um número que descreve como um material se deforma quando é esticado ou comprimido. Mas os pesquisadores descobriram que os três materiais são exclusivamente auxéticos porque têm um coeficiente de Poisson negativo omnidirecional. "Ficamos surpresos ao encontrar uma série de materiais anisotrópicos 2D com coeficiente de Poisson negativo em todas as direções, "diz Sun.

p Os cálculos de Sun e Schwingenschlögl prevêem que todos os três materiais devem ser estáveis ​​à temperatura ambiente, sugerindo que pode ser possível sintetizá-los e isolá-los. Eles também explicam o efeito auxético omnidirecional dos materiais em termos de suas estruturas cristalinas e ligações químicas. Telureto de carbono mostra o efeito auxético mais forte, que é maior em todas as direções do que os valores mais altos vistos na maioria dos outros materiais auxéticos 2D. Ele também tem a maior tensão de fratura dos três materiais investigados pelos pesquisadores do KAUST.

p De acordo com a equipe, os materiais devem ser semicondutores capazes de absorver luz infravermelha próxima ou visível. Os três calcogenetos de carbono "acabaram sendo semicondutores bandgap diretos ou quase diretos com absorção impressionante de radiação solar, "diz Sun. Isso implica que os materiais podem ser úteis em dispositivos fotovoltaicos ou como catalisadores movidos a luz." Nosso próximo passo é prever mais materiais auxéticos 2D com coeficiente de Poisson negativo em todas as direções, "diz Schwingenschlögl.