p Graphane é o material escolhido pelos físicos na vanguarda da ciência dos materiais, e os pesquisadores da Rice University estão lá com o pacote - e talvez um pouco à frente. p Pesquisadores orientados por Boris Yakobson, um professor Rice de engenharia mecânica e ciência dos materiais e química, descobriram que a extração estratégica de átomos de hidrogênio de uma folha bidimensional de graphane naturalmente abre espaços de grafeno puro que parecem - e agem - como pontos quânticos.

p Isso abre um novo mundo de possibilidades para uma classe cada vez menor de nanoeletrônica que depende das propriedades semicondutoras altamente controláveis ​​dos pontos quânticos, particularmente no domínio da ótica avançada.

p O trabalho teórico de Abhishek Singh e Evgeni Penev, ambos pesquisadores de pós-doutorado no grupo do coautor Yakobson, foi publicado online na semana passada no jornal ACS Nano e estará na capa da versão impressa em junho. Rice foi recentemente nomeada a instituição número 1 do mundo em pesquisa de ciência de materiais por uma publicação do Reino Unido.

p O grafeno se tornou o Flat Stanley dos materiais. O de um átomo de espessura, a forma de carbono semelhante a um favo de mel pode ser bidimensional, mas parece estar em toda parte, touted como uma solução para ultrapassar os limites da Lei de Moore.

p Graphane é simplesmente grafeno modificado por átomos de hidrogênio adicionados a ambos os lados da matriz, o que o torna um isolante. Embora ainda seja tecnicamente apenas um átomo de espessura, graphane oferece grandes possibilidades para a manipulação das propriedades semicondutoras do material.

p Os pontos quânticos são moléculas cristalinas de poucos a muitos átomos de tamanho que interagem com a luz e os campos magnéticos de maneiras únicas. O tamanho de um ponto determina seu gap - a quantidade de energia necessária para fechar o circuito - e o torna sintonizável em um grau preciso. As frequências de luz e energia liberadas por pontos ativados os tornam particularmente úteis para sensores químicos, células solares, imagens médicas e circuitos em nanoescala.

p Singh e Penev calcularam que a remoção de ilhas de hidrogênio de ambos os lados de uma matriz de graphane deixa um poço com todas as propriedades dos pontos quânticos, que também pode ser útil na criação de matrizes de pontos para muitos aplicativos.

p "Chegamos a essas ideias a partir de um estudo totalmente diferente de armazenamento de energia em uma forma de adsorção de hidrogênio no grafeno, "Yakobson disse." Abhishek e Evgeni perceberam que essa transformação de fase (de grafeno para grafano), acompanhada pela mudança de metal para isolante, oferece uma nova paleta para a nanoengenharia. "

p Seu trabalho revelou várias características interessantes. Eles descobriram que quando pedaços da sub-rede de hidrogênio são removidos, a área deixada para trás é sempre hexagonal, com uma interface nítida entre o grafeno e o graphane. Isso é importante, eles disseram, porque significa que cada ponto está altamente contido; os cálculos mostram muito pouco vazamento de carga no material hospedeiro do graphane. (Quão, precisamente, remover átomos de hidrogênio da rede permanece uma questão para os cientistas de materiais, quem está trabalhando nisso, eles disseram.)

p "Você tem um espectro semelhante a um átomo embutido em uma mídia, e então você pode brincar com o gap alterando o tamanho do ponto, "Singh disse." Você pode essencialmente ajustar as propriedades ópticas. "

p Junto com aplicativos ópticos, os pontos podem ser úteis na detecção de molécula única e podem levar a transistores muito pequenos ou lasers semicondutores, ele disse.

p Os desafios permanecem em descobrir como fazer matrizes de pontos quânticos em uma folha de graphane, mas nem Singh nem Penev consideram os obstáculos intransponíveis.

p "Achamos que as principais conclusões do artigo são suficientes para entusiasmar os experimentalistas, "disse Singh, que em breve deixará Rice para se tornar um professor assistente no Instituto Indiano de Ciência em Bangalore. "Alguns já estão trabalhando nas direções que exploramos."

p "O trabalho deles está, na verdade, apoiando o que estamos sugerindo, que você pode fazer essa padronização de forma controlada, "Penev disse.

p Quando seus cálculos poderão dar frutos comerciais? "Essa é uma pergunta difícil, "Singh disse." Não será tão longe, provavelmente - mas existem desafios. Não sei se podemos dar um prazo, mas pode acontecer em breve. "