p Cientistas do Laboratório Nacional de Oak Ridge do Departamento de Energia fizeram as primeiras observações diretas de um limite unidimensional que separa dois diferentes, materiais da espessura de um átomo, permitindo estudos de fenômenos long-teorizados nessas interfaces. p Os teóricos previram a existência de propriedades intrigantes em limites unidimensionais (1-D) entre dois componentes cristalinos, mas a verificação experimental iludiu os pesquisadores porque interfaces 1-D atomicamente precisas são difíceis de construir.

p "Embora muitos estudos teóricos de tais interfaces 1-D prevejam comportamentos marcantes, em nosso trabalho, fornecemos a primeira validação experimental dessas propriedades de interface, "disse An-Ping Li do ORNL.

p O novo Nature Communications O estudo se baseia no trabalho de cientistas do ORNL e da Universidade do Tennessee, publicado na Science no início deste ano, que introduziu um método para cultivar diferentes materiais bidimensionais - grafeno e nitreto de boro - em uma única camada com apenas um átomo de espessura.

p A técnica de crescimento de materiais da equipe desbloqueou a capacidade de estudar o limite 1-D e suas propriedades eletrônicas em resolução atômica. Usando microscopia de tunelamento de varredura, espectroscopia e cálculos funcionais de densidade, os pesquisadores primeiro obtiveram uma imagem abrangente das distribuições espaciais e energéticas dos estados da interface 1-D.

p "Em sistemas tridimensionais (3-D), a interface é incorporada para que você não possa obter uma visão do espaço real da interface completa - você só pode olhar para uma projeção desse plano, "disse Jewook Park, Pesquisador de pós-doutorado do ORNL e autor principal do trabalho. "No nosso caso, a interface 1-D é totalmente acessível ao estudo do espaço real. "

p "A combinação da microscopia de tunelamento de varredura e os cálculos da teoria dos primeiros princípios nos permite distinguir a natureza química da fronteira e avaliar os efeitos da hibridização orbital na junção, "disse Mina Yoon do ORNL, um teórico da equipe.

p As observações dos pesquisadores revelaram um campo elétrico altamente confinado na interface e forneceram uma oportunidade para investigar um fenômeno intrigante conhecido como uma "catástrofe polar, "que ocorre em interfaces de óxido 3-D. Este efeito pode causar reorganização atômica e eletrônica na interface para compensar o campo eletrostático resultante das diferentes polaridades dos materiais.

p "Esta é a primeira vez que fomos capazes de estudar o efeito da descontinuidade polar em um limite 1-D, "Li disse.

p Embora os pesquisadores tenham se concentrado em obter uma compreensão fundamental do sistema, eles observam que seu estudo pode culminar em aplicativos que tiram proveito da interface 1-D.

p "Por exemplo, a cadeia 1-D de elétrons pode ser explorada para passar uma corrente ao longo da fronteira, "Li disse." Pode ser útil para a eletrônica, especialmente para dispositivos ultrafinos ou flexíveis. "

p A equipe planeja continuar examinando diferentes aspectos da fronteira, incluindo suas propriedades magnéticas e o efeito de seu substrato de suporte.

p O estudo é publicado como "Estados limites unidimensionais resolvidos espacialmente em heteroestruturas planas de nitreto de boro hexagonal de grafeno."