p (Phys.org) —Junhao Lin, um Ph.D. da Vanderbilt University estudante e cientista visitante no Oak Ridge National Laboratory (ORNL), descobriu uma maneira de usar um feixe de elétrons com foco preciso para criar alguns dos menores fios já feitos. Os fios metálicos flexíveis têm apenas três átomos de largura:um milésimo da largura dos fios microscópicos usados ​​para conectar os transistores nos circuitos integrados atuais. p A conquista de Lin é descrita em um artigo publicado online em 28 de abril pelo jornal Nature Nanotechnology . De acordo com seu conselheiro Sokrates Pantelides, Distinto Professor de Física e Engenharia da Universidade de Vanderbilt, e seus colaboradores no ORNL, a técnica representa uma nova maneira empolgante de manipular matéria em nanoescala e deve impulsionar os esforços para criar circuitos eletrônicos a partir de monocamadas atômicas, o fator de forma mais fino possível para objetos sólidos.

p "Junhao pegou este projeto e realmente correu com ele, disse Pantelides.

p Lin fez os minúsculos fios de uma família especial de materiais semicondutores que naturalmente formam monocamadas. Esses materiais, chamados dichalcogenetos de metais de transição (TMDCs), são feitos combinando os metais molibdênio ou tungstênio com enxofre ou selênio. O membro mais conhecido da família é o dissulfeto de molibdênio, um mineral comum usado como lubrificante sólido.

p Monocamadas atômicas são objeto de considerável interesse científico nos dias de hoje porque tendem a ter uma série de qualidades notáveis, como força e flexibilidade excepcionais, transparência e alta mobilidade de elétrons. Esse interesse foi despertado em 2004 com a descoberta de uma maneira fácil de criar grafeno, uma rede de favo de mel em escala atômica de átomos de carbono que exibiu uma série de propriedades de quebra de recorde, incluindo força, eletricidade e condução de calor. Apesar das propriedades superlativas do grafeno, especialistas tiveram problemas para convertê-los em dispositivos úteis, um processo que os cientistas chamam de funcionalização. Portanto, os pesquisadores se voltaram para outros materiais de monocamada, como os TMDCs.

p Outros grupos de pesquisa já criaram transistores funcionais e portas de memória flash com materiais TMDC. Portanto, a descoberta de como fazer fios fornece os meios para interconectar esses elementos básicos. Ao lado dos transistores, a fiação é uma das partes mais importantes de um circuito integrado. Embora os circuitos integrados (chips) de hoje sejam do tamanho de uma miniatura, eles contêm mais de 20 milhas de fiação de cobre.

p "Isso provavelmente vai estimular um grande interesse de pesquisa no projeto de circuito de monocamada, "Lin disse." Como essa técnica usa irradiação de elétrons, pode, em princípio, ser aplicável a qualquer tipo de instrumento baseado em elétrons, como litografia por feixe de elétrons. "

p Uma das propriedades intrigantes dos circuitos de monocamada é sua resistência e flexibilidade. É muito cedo para prever quais tipos de aplicativos serão produzidos, mas "Se você deixar sua imaginação ir, você pode imaginar tablets e telas de televisão finas como uma folha de papel que você pode enrolar e colocar no bolso ou na bolsa, "Pantelides comentou.

p Além disso, Lin prevê que a nova técnica poderia tornar possível criar circuitos tridimensionais empilhando monocamadas "como blocos de Lego" e usando feixes de elétrons para fabricar os fios que conectam as camadas empilhadas.

p A fabricação do nanofio foi realizada no ORNL no grupo de microscopia que era liderado até recentemente por Stephen J. Pennycook, como parte de uma colaboração contínua Vanderbilt-ORNL que combina microscopia e teoria para estudar sistemas de materiais complexos. Junhao é um estudante de pós-graduação que estuda teoria e microscopia eletrônica em sua pesquisa de doutorado. Seu principal mentor de microscopia foi ORNL Wigner Fellow Wu Zhou.

p "Junhao usou um microscópio eletrônico de transmissão de varredura (STEM) que é capaz de focar um feixe de elétrons com a largura de meio angstrom (cerca de metade do tamanho de um átomo) e direciona esse feixe com precisão requintada, "Zhou disse.