p Pesquisadores da Universidade da Pensilvânia estão agora entre os primeiros a produzir um único, camada de três átomos de espessura de um material bidimensional exclusivo chamado ditelureto de tungstênio. Suas descobertas foram publicadas em Materiais 2-D . p Ao contrário de outros materiais bidimensionais, os cientistas acreditam que o ditelureto de tungstênio tem o que se chama de estados eletrônicos topológicos. Isso significa que ele pode ter muitas propriedades diferentes, não apenas uma.

p Quando se pensa em materiais bidimensionais, o grafeno é provavelmente o primeiro que vem à mente.

p Bem embalado, A folha de carbono atomicamente fina produzida pela primeira vez em 2004 inspirou incontáveis ​​caminhos em pesquisas que poderiam revolucionar tudo, desde a tecnologia até a água potável.

p Uma das propriedades mais importantes do grafeno é que ele é chamado de semicondutor bandgap zero, pois pode se comportar tanto como um metal quanto como um semicondutor.

p Mas existem toneladas de outras propriedades que os materiais 2-D podem ter. Alguns podem isolar, outros podem emitir luz e outros ainda podem ser spintrônicos, o que significa que eles têm propriedades magnéticas.

p "Grafeno é apenas grafeno, "disse A.T. Charlie Johnson, um professor de física na Escola de Artes e Ciências da Penn. "Ele simplesmente faz o que o grafeno faz. Se você quiser ter sistemas funcionais baseados em materiais 2-D, então você quer materiais 2-D que tenham todas as diferentes propriedades físicas que conhecemos. "

p A capacidade dos materiais 2-D de ter estados eletrônicos topológicos é um fenômeno iniciado por Charles Kane, o distinto professor de física de Christopher H. Browne na Penn.

p Nesta nova pesquisa, Johnson, o professor de física James Kikkawa e os alunos de pós-graduação Carl Naylor e William Parkin foram capazes de produzir e medir as propriedades de uma única camada de ditelureto de tungstênio.

p "Como o ditelureto de tungstênio tem três átomos de espessura, os átomos podem ser arranjados de maneiras diferentes, "Disse Johnson." Esses três átomos podem assumir configurações ligeiramente diferentes entre si. Prevê-se que uma configuração forneça essas propriedades topológicas. "

p Marija Drndi ?, o professor de física Fay R. e Eugene L. Langberg; Andrew Rappe, o Blanchard Professor de Química e professor de ciência dos materiais e engenharia na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas, e Robert Carpick, o professor John Henry Towne e presidente do Departamento de Engenharia Mecânica e Mecânica Aplicada, também contribuiu com a pesquisa.

p "É um produto da Penn, "Disse Johnson." Estamos colaborando com vários outros membros do corpo docente que investigam o material de suas próprias maneiras, e juntamos tudo para publicar um jornal. Todo mundo vem para o passeio. "

p Os pesquisadores conseguiram cultivar esse material usando um processo chamado deposição química de vapor. Usando um forno de tubo quente, eles aqueceram um chip contendo tungstênio até a temperatura certa e então introduziram um vapor contendo telúrio.

p "Com sorte e encontrando exatamente as condições certas, esses elementos irão reagir quimicamente e se combinar para formar uma monocamada, ou regiões de três átomos de espessura deste material, "Disse Johnson.

p Embora este material se degrade extremamente rapidamente no ar, Naylor, o primeiro autor do artigo, descobriu maneiras de proteger o material para que pudesse ser estudado antes de ser destruído.

p Uma coisa que os pesquisadores descobriram é que o material cresce em pequenos cristalitos retangulares, em vez dos triângulos em que outros materiais crescem.

p "Isso reflete a simetria retangular do material, "Johnson disse." Eles têm uma estrutura diferente, então tendem a crescer em formas diferentes. "

p Embora a pesquisa ainda esteja em seus estágios iniciais e os pesquisadores ainda não tenham conseguido produzir um filme contínuo, eles esperam conduzir experimentos para mostrar que ele possui as propriedades eletrônicas topológicas que são previstas.

p Uma propriedade desses sistemas topológicos é que qualquer corrente viajando através do material seria transportada apenas nas bordas, e nenhuma corrente passaria pelo centro do material. Se os pesquisadores fossem capazes de produzir materiais de camada única com essa propriedade, eles podem ser capazes de direcionar um sinal elétrico para disparar em locais diferentes.

p A capacidade deste material de ter várias propriedades também pode ter implicações na computação quântica, que explora o poder dos átomos e fenômenos subatômicos para realizar cálculos significativamente mais rápidos do que os computadores atuais. Esses materiais 2-D podem permitir uma forma intrinsecamente tolerante a erros de computação quântica chamada computação quântica protegida topologicamente, que requer materiais semicondutores e supercondutores.

p "Com esses materiais 2-D, você deseja realizar o máximo de propriedades físicas possíveis, "Johnson disse." Os estados eletrônicos topológicos são interessantes e eles são novos, então muitas pessoas têm tentado realizá-los em um material 2-D. Criamos o material onde está previsto que ocorram, então, nesse sentido, avançamos em direção a esse grande objetivo em campo. "