(Phys.org) - Cientistas da SLAC, O Laboratório de Stanford e Berkeley cultivou folhas de um material exótico em uma única camada atômica e mediu sua estrutura eletrônica pela primeira vez. Eles descobriram que é um ajuste natural para fazer finas, eletrônicos flexíveis baseados em luz.

Em um estudo publicado em 22 de dezembro em Nature Nanotechnology , os pesquisadores dão uma receita para fazer as folhas mais finas possíveis do material, chamado disseleneto de molibdênio ou MoSe ₂ , de uma forma precisamente controlada, usando uma técnica comum na fabricação de eletrônicos.

"Encontramos a receita certa, e o fornecemos no papel para que as pessoas possam desenvolvê-lo mais para fins industriais, "disse Sung-Kwan Mo, um cientista de feixe do Lawrence Berkeley National Laboratory's Advanced Light Source (ALS), onde o material foi feito.

"Com base em testes no ALS e em Stanford, agora podemos dizer MoSe ₂ tem possíveis aplicações em dispositivos fotoeletrônicos, como detectores de luz e células solares, "disse Yi Zhang, um pesquisador de pós-doutorado que projetou e construiu o equipamento usado para fazer as folhas finas, e o primeiro autor do relatório. O material também tem potencial para novos tipos de eletrônicos que ainda estão no futuro, ele disse. Zhang é afiliado ao Berkeley Lab e ao Stanford Institute for Materials and Energy Sciences, que é administrado em conjunto com SLAC National Accelerator Laboratory.

Folhas atômicas únicas de MoSe ₂ têm gerado muito interesse científico ultimamente por pertencerem a uma pequena classe de materiais que absorvem luz e brilham com grande eficiência.

Mas até agora, ninguém foi capaz de fazer camadas extremamente finas de MoSe ₂ em quantidades significativas e observar diretamente a evolução de sua estrutura eletrônica. Isso é importante porque o comportamento eletrônico de um material pode mudar fundamentalmente, e de maneiras úteis, quando seus elétrons estão confinados a essas camadas finas.

Para fazer as folhas, pesquisadores aqueceram molibdênio e selênio em uma câmara de vácuo no ALS até que evaporassem. Os dois elementos se combinaram e foram depositados como um fino, filme de alta qualidade. Ajustando o processo, conhecido como epitaxia de feixe molecular, os cientistas conseguiram fazer crescer filmes com uma a oito camadas atômicas de espessura.

A equipe investigou a estrutura eletrônica do filme com o poderoso feixe de raios-X do ALS, e mais tarde com equipamento em Stanford. Eles encontraram a primeira evidência experimental direta de que o material muda abruptamente a estrutura eletrônica, tornando-se um absorvedor e emissor muito mais eficiente de luz visível, quando feito em folhas que são atomicamente finas.

A equipe também descobriu que os elétrons com diferentes spins - descritos como "para cima" ou "para baixo" - viajam ao longo de caminhos diferentes e em direções opostas através da estrutura hexagonal do MoSe de camada única ₂ . Isso pode ser útil em "spintrônica, "uma tecnologia de próxima geração que usaria os spins dos elétrons, ao invés de sua carga, para transportar e armazenar informações, disse Yongtao Cui, um pesquisador de pós-doutorado em Stanford que esteve envolvido no teste do filme.

A nova estrutura do MoSe2 também pode se prestar a um conceito ainda mais recente chamado "Valleytronics, "em que tanto o spin quanto a carga são usados ​​para transportar e armazenar informações. Essa ideia surgiu em 2002; como a spintrônica, está sendo explorado com entusiasmo como uma forma potencial de continuar a tendência de redução, mais rápido, dispositivos eletrônicos mais baratos.

“Este campo ainda está em estágio inicial de desenvolvimento, "Cui disse." As pessoas têm essas aplicações em mente, mas à medida que a pesquisa avança, eles podem descobrir novos aspectos desses materiais, e possivelmente novos aplicativos. "