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 “espectroscopia termoelástica nano-Raman”, usa uma combinação de espectroscopia Raman e aquecimento a laser para medir o coeficiente de expansão térmica de materiais 2D com alta precisão.
A medição precisa do coeficiente de expansão térmica é essencial para a compreensão das propriedades mecânicas e eletrônicas de materiais 2D e para projetar dispositivos baseados nesses materiais. Os materiais 2D, com apenas alguns átomos de espessura, atraíram um interesse significativo devido às suas propriedades únicas, como alta resistência, flexibilidade e condutividade elétrica. No entanto, a expansão térmica de materiais 2D é difícil de medir devido ao seu pequeno tamanho e baixa condutividade térmica.
A nova técnica de espectroscopia termoelástica nano-Raman aborda esses desafios usando um feixe de laser focado para aquecer uma pequena área do material 2D e medindo a mudança resultante no espectro Raman. A mudança no espectro Raman está diretamente relacionada à expansão térmica do material. Esta técnica permite a medição precisa do coeficiente de expansão térmica de materiais 2D com alta precisão, mesmo para materiais com apenas alguns nanômetros de espessura.
Os pesquisadores demonstraram a nova técnica medindo o coeficiente de expansão térmica do grafeno de camada única, que é um material 2D à base de carbono. O coeficiente de expansão térmica medido do grafeno está em excelente concordância com as previsões teóricas e resultados experimentais anteriores. Isso demonstra a precisão e confiabilidade da nova técnica.
A técnica de espectroscopia termoelástica nano-Raman tem potencial para ser usada em uma ampla gama de materiais 2D, incluindo dichalcogenetos de metais de transição, nitreto de boro hexagonal e fosforeno. Esta técnica permitirá aos pesquisadores compreender melhor as propriedades térmicas dos materiais 2D e projetar dispositivos que utilizam essas propriedades.
