p O desenvolvimento de novos materiais a partir dos átomos é mais rápido quando parte da tentativa e erro é eliminada. Um novo estudo da Rice University e da Montreal Polytechnic visa fazer isso para híbridos de grafeno e nitreto de boro. p O cientista de materiais de arroz Rouzbeh Shahsavari e Farzaneh Shayeganfar, um pesquisador de pós-doutorado na Montreal Polytechnic, projetou simulações de computador que combinam grafeno, a forma de carbono com a espessura de um átomo, com nanotubos de nitreto de carbono ou de boro.

p Sua esperança é que esses híbridos possam aproveitar os melhores aspectos de seus materiais constituintes. Definir as propriedades de várias combinações simplificaria o desenvolvimento para fabricantes que desejam usar esses materiais exóticos em eletrônicos de última geração. Os pesquisadores descobriram não apenas propriedades eletrônicas, mas também magnéticas, que poderiam ser úteis.

p Seus resultados aparecem no jornal Carbono .

p O laboratório de Shahsavari estuda os materiais para ver como podem ser mais eficientes, funcional e ecológico. Eles incluem materiais em macroescala como cimento e cerâmica, bem como híbridos em nanoescala com propriedades únicas.

p "Seja na macro ou microescala, se pudermos saber especificamente o que um híbrido fará antes que alguém se dê ao trabalho de fabricá-lo, podemos economizar tempo e custo e talvez permitir novas propriedades que não são possíveis com nenhum dos constituintes, "Shahsavari disse.

p Os modelos de computador de seu laboratório simulam como as energias intrínsecas dos átomos influenciam umas às outras à medida que se ligam em moléculas. Para o novo trabalho, os pesquisadores modelaram estruturas híbridas de grafeno e nanotubos de carbono e de nanotubos de grafeno e nitreto de boro.

p "Queríamos investigar e comparar as propriedades eletrônicas e potencialmente magnéticas de diferentes configurações de junção, incluindo sua estabilidade, lacunas de banda eletrônica e transferência de carga, "ele disse." Então nós projetamos três nanoestruturas diferentes com geometria de junção diferente. "

p Dois eram híbridos com camadas de grafeno perfeitamente unidas a nanotubos de carbono. O outro era semelhante, mas, pela primeira vez, eles modelaram um híbrido com nanotubos de nitreto de boro. Como as folhas e tubos se fundiram determinou as propriedades do híbrido. Eles também construíram versões com nanotubos imprensados ​​entre camadas de grafeno.

p O grafeno é um condutor perfeito quando seus átomos se alinham como anéis hexagonais, mas o material torna-se tenso quando se deforma para acomodar nanotubos em híbridos. Os átomos equilibram suas energias nessas junções, formando cinco -, anéis de sete ou oito membros. Todos estes induzem mudanças na forma como a eletricidade flui através das junções, transformando o material híbrido em um semicondutor valioso.

p Os cálculos dos pesquisadores permitiram mapear uma série de efeitos. Por exemplo, descobriu-se que as junções do sistema híbrido criam campos pseudomagnéticos.

p "O campo pseudomagnético devido à deformação foi relatado anteriormente para o grafeno, mas não esses híbridos de nitreto de boro e nanoestruturas de carbono onde a tensão é inerente ao sistema, "Shahsavari disse. Ele observou que o efeito pode ser útil em aplicações spintrônicas e nano-transistor.

p "O campo pseudomagnético faz com que os portadores de carga no híbrido circulem como se estivessem sob a influência de um campo magnético externo aplicado, "ele disse." Assim, em vista da flexibilidade excepcional, resistência e condutividade térmica de sistemas híbridos de carbono e nitreto de boro, propomos que o campo pseudomagnético pode ser uma forma viável de controlar a estrutura eletrônica de novos materiais. "

p Todos os efeitos servem como um roteiro para aplicações de nanoengenharia, Shahsavari disse.

p "Estamos lançando as bases para uma variedade de arquiteturas híbridas ajustáveis, especialmente para nitreto de boro, que é tão promissor quanto o grafeno, mas muito menos explorado, ", disse ele." Os cientistas têm estudado estruturas totalmente de carbono por anos, mas o desenvolvimento de nitreto de boro e outros materiais bidimensionais e suas várias combinações entre si nos dá um rico conjunto de possibilidades para o projeto de materiais com propriedades nunca antes vistas. "

p Shahsavari é professor assistente de engenharia civil e ambiental e de ciência dos materiais e nanoengenharia.