p Defeitos em nanoescala são extremamente importantes na formação do sistema elétrico, óptico, e propriedades mecânicas de um material. Por exemplo, um defeito pode doar carga ou espalhar elétrons movendo-se de um ponto a outro. Contudo, observar defeitos individuais em isoladores a granel, um componente onipresente e essencial para quase todos os dispositivos, permaneceu indefinido:é muito mais fácil imaginar a estrutura elétrica detalhada dos condutores do que dos isoladores. p Agora, Os pesquisadores do Berkeley Lab demonstraram um novo método que pode ser aplicado para estudar defeitos individuais em um material isolante a granel amplamente utilizado, nitreto de boro hexagonal (h-BN), empregando microscopia de tunelamento de varredura (STM).

p "Normalmente, STM é usado para estudar condutores e não pode ser usado para estudar isoladores a granel, uma vez que a corrente elétrica normalmente não flui através de um isolador, "explica Mike Crommie, físico da Divisão de Ciências de Materiais do Berkeley Lab e professor da UC Berkeley, em cujo laboratório este trabalho foi realizado. Sua equipe superou esse obstáculo, cobrindo o h-BN com uma única folha de grafeno.

p "Isso nos permite visualizar os defeitos carregados embutidos no cristal BN subjacente, "Crommie diz." Essencialmente, usamos o grafeno como uma janela para olhar para o isolador. "

p Adiciona Jairo Velasco Jr, também membro da Divisão de Ciências de Materiais e co-autor principal deste trabalho, "Em contraste com estudos anteriores que se limitaram a calcular a média espacial do comportamento dos defeitos, nosso experimento visualiza defeitos pontuais individuais embutidos em um cristal BN com precisão em nanoescala. O STM permite que detalhes das propriedades eletrônicas de um defeito sejam extraídos, detectando diretamente como os elétrons no grafeno respondem ao defeito no isolador a granel subjacente. "

p Síntese e caracterização do grafeno, realizado na Fundição Molecular, um DOE Office of Science User Facility, ajudou os pesquisadores a visualizar e até mesmo manipular defeitos individuais no isolador BN a granel subjacente. Novos recursos em imagens topográficas de STM e imagens de densidade de elétrons dependentes de energia incluíram pontos e anéis distribuídos aleatoriamente de intensidades variadas.

p "Descobrimos que é possível manipular seletivamente os estados de carga de defeitos BN individuais aplicando pulsos de voltagem com nossa ponta STM, "Velasco diz.

p A nova técnica fornece uma ferramenta valiosa para muitos cientistas da comunidade de materiais 2D que usam o h-BN. Também pode ser usado para estudar outros isolantes, como diamante com centros de vacância de nitrogênio - um sistema popular para detecção em nanoescala.