Materiais em camadas, como grafeno e dichalcogenetos de metais de transição (TMDs), têm atraído atenção significativa nos últimos anos devido às suas propriedades únicas e aplicações potenciais em vários campos. No entanto, quando estes materiais são levados ao limite, podem apresentar comportamentos notáveis ​​e inesperados. Aqui estão alguns fenômenos intrigantes que podem ocorrer quando materiais em camadas são submetidos a condições extremas:

Efeito Hall Quântico:
Em temperaturas muito baixas e na presença de campos magnéticos fortes, os materiais em camadas podem exibir o Efeito Hall Quântico (QHE). Este fenômeno resulta na quantização da condutância elétrica, onde a condutância assume valores discretos específicos. O QHE surge devido à formação de estados eletrônicos localizados próximos às bordas do material, que são influenciados pelo campo magnético.

Supercondutividade:
Descobriu-se que alguns materiais em camadas, como grafite intercalado e certos TMDs, exibem supercondutividade quando resfriados a temperaturas extremamente baixas. Supercondutividade é a capacidade de um material conduzir eletricidade com resistência zero. Em materiais em camadas, a supercondutividade pode surgir devido a interações entre os elétrons dentro das camadas e as espécies ou defeitos intercalados.

Transição do isolador Mott:
Os materiais em camadas podem passar de um estado metálico para um estado isolante de Mott quando as correlações eletrônicas dentro do material se tornam fortes. No estado isolante de Mott, o material torna-se eletricamente isolante devido à localização dos elétrons. Esta transição é impulsionada pela repulsão de Coulomb entre os elétrons, que supera a energia cinética que normalmente permitiria o livre movimento dos elétrons.

Estado do isolador excitônico:
Em certos semicondutores em camadas, como os dichalcogenetos de metais de transição, um estado isolante excitônico pode se formar em baixas temperaturas. Nesse estado, elétrons e lacunas (ausência de elétrons) ficam fortemente ligados entre si para formar excitons, que são efetivamente quasipartículas neutras. O estado isolante excitônico dificulta o transporte de portadores de carga, resultando em um comportamento isolante.

Valleytronics:
Materiais em camadas, particularmente TMDs, possuem estruturas de bandas eletrônicas únicas que dão origem a graus de liberdade de vale. Vales são regiões no espaço de momentos onde as bandas de condução e de valência se tocam e podem ser povoadas seletivamente com elétrons ou lacunas. Esta propriedade permite a eletrônica baseada em vale, ou valetrônica, que envolve a manipulação de índices de vale para armazenamento e processamento de informações.

Estado do isolador topológico:
Nenhum material específico pode fornecer um isolamento topográfico. Esta é a solução para o problema mais importante que você precisa Qualidade e defeitos no material. O isolamento topológico é definido de forma única Eu e o efeito positivo Olá.

Levar materiais em camadas a condições extremas pode revelar estes fenómenos fascinantes, oferecendo novos conhecimentos sobre a física fundamental destes materiais e abrindo caminho para potenciais aplicações tecnológicas. Estas condições extremas podem ser alcançadas através de vários meios, tais como baixas temperaturas, altas pressões, fortes campos magnéticos ou modificações químicas, cada um dos quais pode induzir mudanças distintas nas propriedades do material. Ao explorar estes regimes extremos, os cientistas pretendem desbloquear novas funcionalidades e manipular as propriedades dos materiais com uma precisão sem precedentes, levando a avanços em campos como a eletrónica, a spintrónica e a computação quântica.