(Phys.org) —O Colégio de Engenharia da UT tem feito manchetes recentes por descobertas de que, embora atomicamente pequeno, poderia impactar nosso mundo moderno.

o Proceedings of the National Academy of Sciences , o jornal científico oficial da organização, publicou recentemente um estudo interdisciplinar liderado pelo professor associado do Departamento de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação, Gong Gu.

A equipe de Gu - que incluía o professor Gerd Duscher do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais e estudantes de engenharia e do Departamento de Física - enfocou o papel das interações epilayer-substrato na determinação das relações de orientação na epitaxia de van der Waals.

Em termos rudimentares, o estudo analisou o crescimento atomicamente fino, ou bidimensional, cristal - a camada de epilação - sobre um substrato. O substrato pode ser uma massa, ou tridimensional, cristal ou outro cristal bidimensional.

"A epitaxia convencional é como empilhar blocos de Lego, "disse Gu." Os pinos e cilindros são rígidos e, portanto, devem ser combinados muito bem. A ligação covalente entre uma camada de epilação tridimensional e um substrato 3D é exatamente assim. "

"Agora imagine peças de Lego com pinos e cilindros flexíveis, que não precisam se encaixar exatamente, mas apenas interagir fracamente e você terá uma ideia do que é a epitaxia de van der Waals. "

Foi com esses "blocos" de van der Waals que a equipe de Gu fez sua surpreendente descoberta:os pares de interação fraca tendem a se alinhar orientacionalmente entre si, em alguns aspectos, melhor do que os pares mais fortemente ligados.

A equipe conduziu sua pesquisa com cristais 2D de grafeno e nitreto de boro hexagonal, como o grafeno interage mais fortemente com o substrato, mas nem sempre se alinha com ele, enquanto o nitreto de boro hexagonal alinha estritamente.

As bordas dos cristais 2D "orientam" seu crescimento desde o início. A interação borda-substrato mais forte distorce as posições dos átomos no substrato, deixando o cristal 2D sem um bom modelo para alinhar.

"Isso foi um tanto surpreendente, "disse Gu." A suposição de que a maioria das pessoas tinha entrado nisso era que os materiais com as ligações mais fortes teriam os mais previsíveis, crescimento mais ordenado, mas nem sempre foi esse o caso. "

Na verdade, esse conhecimento levou a outro avanço recente no crescimento de cristal 2D, onde grafeno e nitreto de boro são unidos no plano, com o travamento em forma de zíper entre os dois substituindo os botões macios. Esse avanço, por sua vez, gerou ainda outra descoberta - a observação de "estados de fronteira" na fronteira.