p Estamos familiarizados com rachaduras em objetos tridimensionais (3-D) grandes ou pequenos, mas como emagrecer, materiais bidimensionais (2-D) trincam? Materiais 2-D como dissulfeto de molibdênio (MoS2), surgiram como um ativo importante para futuros dispositivos eletrônicos e fotoelétricos. Contudo, espera-se que as propriedades mecânicas dos materiais 2-D sejam muito diferentes dos materiais 3-D. Cientistas do Instituto de Ciência Básica (IBS) publicaram a primeira observação de rachadura de MoS2 2-D em nível atômico em Nature Communications . Espera-se que este estudo contribua para as aplicações de novos materiais 2-D. p Quando uma certa força é aplicada a um material, uma rachadura se forma. Menos óbvio é como explicar e prever a forma e a gravidade de uma rachadura do ponto de vista físico. Os cientistas querem investigar quais fraturas têm probabilidade de se expandir e quais não. Os materiais são descritos como dúcteis ou quebradiços:materiais dúcteis, como ouro, resistir a grandes tensões antes de romper; materiais quebradiços, como vidro, pode absorver relativamente pouca energia sem alongamento e deformação antes de quebrar repentinamente. No nível nano, os átomos se movem mais livremente em materiais dúcteis do que em materiais quebradiços; portanto, na presença de uma força de tração (tensão de tração), eles podem sair da posição da estrutura cristalina ordenada; em termos técnicos, eles se deslocam. Até aqui, esta explicação (o modelo de Griffith) foi aplicada a fenômenos de craqueamento em massa, mas carece de dados experimentais em escala atômica ou nano.

p Neste estudo, Os cientistas do IBS observaram como as rachaduras se propagam no MoS2 2-D depois que um poro foi formado espontaneamente ou com um feixe de elétrons. "O ponto mais difícil {dos experimentos} foi usar o feixe de elétrons para criar o poro sem gerar outros defeitos ou quebrar a amostra, "explica Thuc Hue Ly, primeiro autor deste estudo. "Portanto, tínhamos que ser rápidos e usar o mínimo de energia."

p As observações atômicas foram feitas usando microscopia eletrônica de transmissão em tempo real. Surpreendentemente, mesmo que MoS2 seja um material quebradiço, a equipe viu deslocamentos de átomos de três a cinco nanômetros (nm) de distância da linha de frente da fissura, ou ponta de crack. Esta observação não pode ser explicada com o modelo de Griffith.

p Para criar condições que representem o ambiente natural, a amostra foi exposta à luz ultravioleta (UV). Isso causou a oxidação do MoS2; deslocamentos de átomos ocorreram mais rapidamente e a região esticada expandiu para cinco a 10 nm a partir da ponta da trinca.

p "O estudo mostra que o craqueamento em materiais 2-D é fundamentalmente diferente do craqueamento em materiais dúcteis e frágeis 3-D. Esses resultados não podem ser explicados com a teoria de falha de material convencional, e sugerimos que uma nova teoria é necessária, "explicou o Professor LEE Young Hee (CINAP).