p (Phys.org) - Pesquisadores trouxeram eletrídeos para o nanorregime sintetizando o primeiro material de eletrídeo 2D. Eletrídeos são compostos iônicos, que são feitos de íons negativos e positivos. Mas em eletridos, os "íons" negativos são simplesmente elétrons, sem núcleo. Os elétrons estão muito próximos uns dos outros e muito fracamente ligados, fazendo com que eles atuem como um gás de elétron. Este gás de elétron dá aos eletridos certas propriedades elétricas, como alta mobilidade elétrica e transporte elétrico rápido, que são muito atraentes para aplicações eletrônicas. p Os pesquisadores, liderado por Scott C. Warren, professor assistente de ciências físicas aplicadas e química na Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill, publicaram um artigo sobre a demonstração do eletreto 2D em uma edição recente da Jornal da American Chemical Society .

p "Eletrídeos em camadas têm propriedades eletrônicas muito interessantes - por exemplo, uma condutividade muito maior do que a do grafeno, "Warren disse Phys.org . "Na estrutura cristalina de um eletrídeo em camadas, uma nuvem de elétrons é espalhada em um plano plano de dois angstrom de espessura entre blocos de átomos. Os elétrons podem conduzir através dessa nuvem plana com poucas interações com átomos próximos, permitindo que eles se movam muito rapidamente. "

p Em seu estudo, os pesquisadores mostraram que as características definidoras dos eletretos - em particular, o gás de elétron e suas propriedades - são preservados quando um eletreto em camadas chamado nitreto dicálcico (Ca ₂ N) é sintetizado em bidimensional, forma de camada única. O trabalho marca a primeira síntese de um eletrídeo 2D.

p "Isolamos algumas camadas do cristal, talvez tão fino quanto um nanômetro a vários nanômetros, "Warren disse." Por causa de sua magreza, este material é chamado de material 2D, como o grafeno. Um eletrídeo como um material 2D foi previsto para ser estável no vácuo e para reter suas emocionantes qualidades eletrônicas por cálculos teóricos, mas o material é muito reativo e era uma questão em aberto se 2D Ca ₂ N poderia ser feito em um ambiente de laboratório. Mostramos que, no ambiente químico certo, o material é estável por longos períodos de tempo sem comprometer suas excitantes propriedades eletrônicas. "

p Como os pesquisadores explicaram, separar o eletrídeo de múltiplas camadas em suas camadas individuais foi um desafio, pois os eletrídeos têm fortes interações eletrostáticas que mantêm suas camadas unidas. Eletrídeos também têm uma alta reatividade química que complica ainda mais as coisas, evitando o uso do "método da fita adesiva" para esfoliação, uma vez que os eletrídeos se decompõem ao entrar em contato com certos adesivos.

p Em vez de, os pesquisadores usaram esfoliação líquida, que usa reações químicas para produzir um grande número de nanofolhas suspensas em solução. Depois de testar 30 solventes, os pesquisadores encontraram um solvente em que o Ca ₂ N nanofolhas permanecem em suspensão estável por pelo menos um mês.

p Os testes mostraram que as nanofolhas de eletretos 2D têm alta condutividade elétrica comparável ao metal de alumínio, alta transparência (um filme de 10 nm de espessura transmite 97% da luz), e - devido à forma 2D - a maior área de superfície para qualquer eletreto relatado até o momento. Ao combinar a alta área de superfície de materiais 2D com as propriedades elétricas incomuns dos eletretos, os pesquisadores esperam que o eletrídeo 2D leve a muitas outras descobertas no futuro. As aplicações potenciais incluem condutores transparentes, eletrodos de bateria, emissores de elétrons, e catalisadores para síntese química.

p "A aplicação potencial que mais nos entusiasma são as baterias avançadas, que é o foco de nossa colaboração atual com o Honda Research Institute, "Warren disse." Existem outras aplicações potenciais interessantes também, por exemplo, como películas condutoras transparentes. De uma perspectiva acadêmica, este trabalho abre rotas sintéticas para estudar eletretos 2D experimentalmente e para testar aplicações potenciais que ainda não consideramos. "

p No futuro, os pesquisadores planejam explorar ainda mais as aplicações potenciais de eletrídeos e abordar os desafios práticos para realizá-los.

p "Temos muito que aprender sobre eletretos como materiais 2D, "Warren disse." Por exemplo, como podemos revestir ou funcionalizar a superfície para tornar os eletrídeos estáveis ​​no ar? " p © 2017 Phys.org