Pela primeira vez, uma equipe de pesquisa conseguiu estabilizar e gerar imagens diretas de pequenos aglomerados de átomos de gases nobres à temperatura ambiente. Esta conquista abre possibilidades interessantes para a física da matéria condensada e aplicações em tecnologia de informação quântica.



A chave para este avanço, alcançado por investigadores da Universidade de Viena em colaboração com colegas da Universidade de Helsínquia, foi a inclusão de átomos de gases nobres entre duas camadas de grafeno. Isto supera a dificuldade de os gases nobres não formarem estruturas estáveis ​​sob condições experimentais à temperatura ambiente.

Detalhes do método e as primeiras imagens microscópicas eletrônicas de estruturas de gases nobres (criptônio e xenônio) foram publicadas em Nature Materials .

O grupo de Jani Kotakoski na Universidade de Viena estava estudando o uso da irradiação iônica para alterar as propriedades do grafeno e de outros materiais bidimensionais quando notaram algo incomum:quando gases nobres são usados ​​para irradiação, eles podem ficar presos entre duas camadas de grafeno. Isso acontece quando os íons do gás nobre são rápidos o suficiente para penetrar na primeira, mas não na segunda camada de grafeno.

Uma vez presos entre as camadas, os gases nobres podem circular livremente. Isso ocorre porque eles não formam ligações químicas. No entanto, para acomodar os átomos do gás nobre, o grafeno se curva e forma pequenas bolhas. Aqui, dois ou mais átomos de gases nobres podem se encontrar e formar nanoaglomerados bidimensionais de gases nobres regulares e compactados.

"Observámos estes enxames usando microscopia eletrónica de transmissão de varrimento e é realmente fascinante e muito divertido observá-los. Eles rodam, saltam, crescem e encolhem à medida que os visualizamos," afirma Manuel Längle, autor principal do estudo. “Colocar os átomos entre as camadas foi a parte mais difícil do trabalho. Agora que fizemos isso, temos um sistema simples para estudar processos fundamentais relacionados ao crescimento e comportamento dos materiais”, acrescenta.

Sobre o trabalho futuro do grupo, Kotakoski afirma:“Os próximos passos são estudar as propriedades dos aglomerados com diferentes gases nobres e como eles se comportam em baixas e altas temperaturas. Devido ao uso de gases nobres em fontes de luz e lasers, essas novas estruturas irão permitir aplicações futuras, por exemplo, em tecnologia de informação quântica."

Mais informações: Manuel Längle et al, Aglomerados bidimensionais de gases nobres de poucos átomos em um sanduíche de grafeno, Nature Materials (2024). DOI:10.1038/s41563-023-01780-1
Informações do diário: Materiais Naturais

Fornecido pela Universidade de Viena