p (Phys.org) —Graphene — o material conhecido mais fino e forte no universo e um condutor formidável de eletricidade e calor - obtém muitas de suas propriedades surpreendentes do fato de que ocupa apenas duas dimensões:Tem comprimento e largura, mas não tem altura , porque é feito de uma única camada de átomos. p Agora os cientistas descobriram um material 3-D que se comporta como o grafeno 2-D. Embora este material em particular seja muito instável, a pesquisa mostra que pode ser possível encontrar um material com as propriedades que o grafeno tem a oferecer em um mais espesso, forma mais robusta que é mais fácil de transformar em dispositivos eletrônicos.

p A equipe de pesquisa, incluindo cientistas dos laboratórios nacionais SLAC e Lawrence Berkeley, relataram seus resultados hoje em Science Express .

p "Desde que o grafeno foi isolado em 2004, pesquisadores em todo o mundo têm procurado maneiras de tirar o máximo proveito de suas muitas propriedades desejáveis, "disse Yulin Chen, da Universidade de Oxford, que era um físico do Berkeley Lab quando iniciou o estudo. "Mas exatamente o que torna o grafeno especial - o fato de ele consistir em uma única camada de átomos - às vezes o torna difícil de trabalhar, e um desafio de fabricar. "

p O grafeno é uma folha de átomos de carbono com a espessura de um átomo descascada de um pedaço de grafite, que é familiar como a grafite nos lápis. Uma de suas características é o comportamento estranho de seus elétrons:quando confinados a esta fina camada de átomos regularmente espaçados, essas partículas leves agem como se não tivessem massa alguma. Isso permite que eles percorram o material muito mais rápido do que o normal. Os pesquisadores estão explorando maneiras de usar essas propriedades para fazer transistores muito rápidos, sensores e até eletrodos transparentes.

p Alguns anos atrás, os teóricos propuseram que um material mais espesso - tecnicamente conhecido como semimetal topológico tridimensional de Dirac - pode ter as mesmas propriedades eletrônicas do grafeno 2-D. A corrida começou para ver se isso era verdade. Se tal material existisse, constituiria um novo estado quântico da matéria, definido pelo comportamento único de seus elétrons.

p O grupo de Chen investigou um composto de sódio-bismuto, N / D ₃ Bi que foi identificado como um provável candidato pelos teóricos Zhong Fang e Xi Dai da Academia Chinesa de Ciências, que são co-autores do novo relatório.

p Seu laboratório em Oxford fez amostras do composto e as levou para a Fonte de Luz Avançada do Laboratório de Berkeley para testes - o que tornou muito mais difícil pelo fato de Na ₃ Bi começa a borbulhar e se transforma em pó quando exposto ao ar.

p “Este material foi produzido há muito tempo, mas as pessoas não tinham as ferramentas poderosas de que precisavam para medir sua estrutura eletrônica, "disse Zhongkai Liu, um estudante de pós-graduação com SIMES, o Stanford Institute for Materials and Energy Sciences no SLAC, que realizou os testes com o pesquisador de pós-doutorado Bo Zhou, do Berkeley Lab e Oxford.

p Testes cuidadosos revelaram que Na ₃ A estrutura eletrônica do Bi permite que ele se comporte como o grafeno, Disse Liu. Embora este composto específico seja muito instável para ser usado em dispositivos, a equipe está testando compostos mais estáveis ​​e procurando maneiras de adaptá-los para as aplicações, ele disse.

p Joel E. Moore, um físico de matéria condensada da Universidade da Califórnia-Berkeley e Berkeley Lab que não estava envolvido na pesquisa, observou em um comentário online recente que outros grupos de pesquisa também têm buscado compostos candidatos, com vários relatórios de sucesso não publicados.

p A próxima pergunta, ele escreveu, é "se esses semimetais 3-D suportarão tantos fenômenos interessantes quanto o grafeno." Ele acrescentou que esses materiais podem ser um ponto de partida para outros estados da matéria, e que a enxurrada de novos exemplos "deve levar a uma consideração mais ampla pelos teóricos de que física interessante essa classe de materiais pode possibilitar".