p (Phys.org) - Pesquisadores do Laboratório Nacional Oak Ridge do Departamento de Energia e da Universidade do Tennessee, Knoxville foi pioneira em uma nova técnica para formar um sistema bidimensional, folha de átomo único de dois materiais diferentes com um limite contínuo. p O estudo, publicado no jornal Ciência , poderia permitir o uso de novos tipos de materiais híbridos 2-D em aplicações tecnológicas e pesquisa fundamental.

p Ao repensar um método tradicional de cultivo de materiais, os pesquisadores combinaram dois compostos - grafeno e nitreto de boro - em uma única camada com apenas um átomo de espessura. Grafeno, que consiste em átomos de carbono dispostos em hexagonais, anéis em forma de favo de mel, tem atraído ondas de atenção por causa de sua alta resistência e propriedades eletrônicas.

p "As pessoas consideram o grafeno um material maravilhoso que pode revolucionar a paisagem da nanotecnologia e da eletrônica, "An-Ping Li do ORNL disse." De fato, o grafeno tem muito potencial, mas tem limites. Para fazer uso do grafeno em aplicativos ou dispositivos, precisamos integrar o grafeno com outros materiais. "

p Um método para combinar materiais diferentes em heteroestruturas é a epitaxia, em que um material é crescido em cima de outro de modo que ambos tenham a mesma estrutura cristalina. Para fazer crescer os materiais 2-D, a equipe de pesquisa ORNL-UT dirigiu o processo de crescimento horizontalmente em vez de verticalmente.

p Os pesquisadores primeiro cultivaram grafeno em uma folha de cobre, gravou o grafeno para criar bordas limpas, e então cresceu o nitreto de boro através da deposição química de vapor. Em vez de se conformar à estrutura da camada de base de cobre como na epitaxia convencional, os átomos de nitreto de boro assumiram a cristalografia do grafeno.

p "A peça de grafeno agiu como uma semente para o crescimento epitaxial no espaço bidimensional, de modo que a cristalografia do nitreto de boro é determinada exclusivamente pelo grafeno, "Gong Gu da UT disse.

p A técnica da equipe não apenas combinava os dois materiais, também produziu uma fronteira atomicamente nítida, uma interface unidimensional, entre os dois materiais. A capacidade de controlar cuidadosamente esta interface, ou "heterojunção, "é importante de uma perspectiva aplicada e fundamental, diz Gu.

p "Se quisermos aproveitar o grafeno em um aplicativo, temos que fazer uso das propriedades da interface, já que, como disse o Prêmio Nobel Herbert Kroemer, 'a interface é o dispositivo, '"Li disse." Ao criar este limpo, coerente, Interface 1-D, nossa técnica nos dá a oportunidade de fabricar dispositivos baseados em grafeno para aplicações reais. "

p A nova técnica também permite que os pesquisadores investiguem experimentalmente a fronteira do nitreto de grafeno-boro cientificamente intrigante pela primeira vez.

p "Há um vasto corpo de literatura teórica prevendo propriedades físicas maravilhosas desta fronteira peculiar, na ausência de qualquer validação experimental até agora, "disse Li, que lidera um esforço do ORNL para estudar as relações de transporte de estrutura em nível atômico usando as instalações exclusivas de microscopia de tunelamento de varredura com quatro sondas do laboratório. "Agora temos uma plataforma para explorar essas propriedades."

p A equipe de pesquisa prevê que seu método pode ser aplicado a outras combinações de materiais 2-D, assumindo que as diferentes estruturas cristalinas são semelhantes o suficiente para corresponderem umas às outras.