Uma equipe de pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) e da Universidade de Maryland, College Park, desenvolveu uma nova técnica para medir com precisão como os materiais bidimensionais (2D) se expandem quando aquecidos. Esta nova técnica, chamada de “microscópio de termoexpansão nano-Raman”, é baseada na espectroscopia Raman, uma técnica não destrutiva que pode fornecer informações sobre a estrutura molecular e propriedades dos materiais.
Os materiais 2D são uma classe de materiais com a espessura de um átomo e que atraíram um interesse significativo devido às suas propriedades únicas e aplicações potenciais em eletrônica, optoeletrônica e armazenamento de energia. No entanto, um dos desafios dos materiais 2D é que eles são frequentemente muito sensíveis às mudanças de temperatura e as suas propriedades podem mudar significativamente quando aquecidos.
A capacidade de medir com precisão a expansão térmica de materiais 2D é importante para compreender o seu comportamento sob diferentes condições de temperatura e para projetar dispositivos que incorporem estes materiais. A nova técnica desenvolvida pelos pesquisadores do NIST e da Universidade de Maryland fornece uma maneira de medir a expansão térmica de materiais 2D com alta precisão e resolução espacial.
O microscópio de termo-expansão nano-Raman funciona focando um feixe de laser em uma amostra de material 2D e medindo a mudança no espectro Raman à medida que a amostra é aquecida. A mudança no espectro Raman está relacionada à expansão do material e pode ser usada para calcular o coeficiente de expansão térmica.
Os pesquisadores usaram o microscópio de termoexpansão nano-Raman para medir a expansão térmica de vários materiais 2D, incluindo grafeno, dissulfeto de molibdênio e dissulfeto de tungstênio. Eles descobriram que os coeficientes de expansão térmica desses materiais são significativamente maiores do que os dos materiais a granel. Isso ocorre porque os materiais 2D têm densidade mais baixa e ligações interatômicas mais fracas, o que os torna mais suscetíveis à expansão térmica.
A nova técnica desenvolvida pelos pesquisadores do NIST e da Universidade de Maryland fornece uma ferramenta valiosa para estudar as propriedades térmicas de materiais 2D. Esta informação é importante para compreender o comportamento destes materiais sob diferentes condições de temperatura e para projetar dispositivos que incorporem estes materiais.
