A porta para o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos superiores, como circuitos flexíveis, foi aberto pela modelagem dos pesquisadores A * STAR de métodos possíveis para fabricar um dos ingredientes cruciais.

Fosforeno é uma forma bidimensional (2D) do elemento fósforo. Apesar de ter propriedades eletrônicas superiores a outros materiais 2D, como grafeno (carbono 2D) e siliceno (silício 2D), o potencial do fosforeno para aplicação em dispositivos de alto desempenho tem sido limitado pela dificuldade de produzir de forma confiável quantidades comercialmente viáveis ​​dele em grandes, afinar, formulário de nanosheet de alta qualidade.

Atualmente, o fosforeno só pode ser obtido por esfoliação mecânica e química do fósforo negro, o que é caro e produz baixos rendimentos de filmes irregulares. Outros materiais 2D, como grafeno e dissulfeto de molibdênio, podem ser cultivados diretamente usando deposição de vapor químico e deposição física de vapor, mas não existem tais métodos para o cultivo de fosforeno.

O novo modelo desenvolvido por Junfeng Gao e colegas do Instituto A * STAR de Computação de Alto Desempenho possibilitará aos pesquisadores enfrentar este problema técnico desafiador, escolhendo as melhores condições de processo para o crescimento de grandes dimensões, Fosforeno de alta qualidade diretamente em uma superfície.

Gao e a equipe tentaram encontrar a melhor maneira de cultivar camadas únicas de fosforeno de alta qualidade diretamente em uma superfície, modelando o efeito de diferentes substratos no crescimento de um floco de fosforeno contendo apenas 27 átomos.

"A estabilidade do nanofloco em crescimento é altamente sensível ao substrato e crucial para seu crescimento contínuo, "explica Gao." Se a força de interação for muito fraca, o substrato faz com que o floco se curve; mas se a interação for muito forte, as ligações internas entre os átomos de fosforeno se rompem e uma liga pode se formar. "

Os pesquisadores compararam o efeito de dois substratos diferentes no crescimento do nanofloco de fosforeno - um substrato de cobre, comumente usado para o cultivo de grafeno, que se liga ao fosforeno por meio de processos químicos fortes, e um substrato hexagonal de nitreto de boro e hidrogênio (h-BN) que se acopla ao fosforeno por meio de ligações fracas de van der Waals.

O substrato de cobre causou a quebra do nanofloco, enquanto o h-BN foi incapaz de estabilizar sua estrutura plana. Ao aumentar a força da ligação entre o nanofloco e o substrato h-BN, suas simulações mostraram que o crescimento 2D do fosforeno foi mantido. “Nosso trabalho é a primeira tentativa de explorar o crescimento direto de fosforeno e fornece orientação na busca de substratos adequados, "diz Gao.