p Pesquisadores da Universidade de Estrasburgo e CNRS (França), em colaboração com a Universidade de Mons (Bélgica), o Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros (Alemanha) e a Technische Universität Dresden (Alemanha), desenvolveram uma nova estratégia supramolecular para introduzir potenciais periódicos 1D ajustáveis ​​mediante automontagem de blocos de construção orgânicos ad hoc no grafeno, abrindo o caminho para a realização de materiais multicamadas híbridos orgânico-inorgânico com propriedades eletrônicas e ópticas exclusivas. Esses resultados foram publicados em Nature Communications . p Pilhas verticais de diferentes cristais bidimensionais (2-D), como o grafeno, nitreto de boro, etc, mantidas juntas por forças fracas de van der Waals são comumente chamadas de "heteroestruturas de van der Waals". Essas sofisticadas estruturas multicamadas podem ser usadas como uma plataforma versátil para a investigação de vários fenômenos em nanoescala. Em particular, a sobreposição mecânica dos cristais 2-D gera potenciais periódicos 2-D que conferem ao sistema propriedades físicas e químicas não convencionais.

p Aqui, uma equipe de pesquisadores europeus aplicou uma abordagem supramolecular para formar redes moleculares orgânicas automontadas com uma geometria controlada e precisão atômica sobre grafeno, induzindo potenciais periódicos 1D nas heteroestruturas híbridas orgânico-inorgânicas resultantes. Para aquele propósito, blocos de construção moleculares foram cuidadosamente projetados e sintetizados. Esses são equipados com (i) uma longa cauda alifática, direcionando a automontagem e a periodicidade do potencial, e (ii) um grupo de cabeça de diazirina fotorreativa, cujo momento dipolo modula o potencial de superfície da folha de grafeno subjacente. Após a irradiação com luz ultravioleta (UV) antes da deposição no grafeno, a porção diazirina é clivada e uma espécie reativa de carbeno é formada. Este último tende a reagir com moléculas de solvente, levando a uma mistura de novos compostos com diferentes funcionalidades.

p A imagem do microscópio de tunelamento de varredura (STM) foi usada para caracterizar o arranjo em nanoescala das redes supramoleculares formadas em grafite e superfícies de grafeno, que determina a periodicidade e geometria dos potenciais induzidos. A caracterização elétrica foi então realizada em dispositivos de efeito de campo à base de grafeno para avaliar o efeito das diferentes camadas orgânicas automontadas nas características elétricas do material 2-D. Simulações computacionais permitiram desvendar as interações da montagem molecular com o grafeno; uma análise teórica confirmou ainda que a origem dos efeitos de dopagem pode ser totalmente atribuída à orientação dos dipolos elétricos nos grupos de cabeças. Finalmente, um potencial periódico com a mesma geometria, mas uma intensidade diferente, poderia ser gerado a partir de uma rede supramolecular preparada após a irradiação UV do bloco de construção molecular em um solvente diferente.

p Desta maneira, os pesquisadores conseguiram demonstrar que redes supramoleculares orgânicas são adequadas para criar potenciais periódicos 1D controláveis ​​na superfície do grafeno. Interessantemente, a periodicidade, a amplitude e o sinal dos potenciais induzidos podem ser pré-programados e ajustados por um projeto molecular cuidadoso. Esta abordagem supramolecular ascendente pode ser estendida e aplicada a outros materiais 2-D inorgânicos, como dichalcogenetos de metais de transição, pavimentando o caminho para heteroestruturas multicamadas de van der Waals mais complexas. Essas descobertas são de grande importância para a realização de materiais híbridos orgânico-inorgânico com propriedades estruturais e eletrônicas controláveis, apresentando elétrica sem precedentes, magnético, funcionalidades piezoelétricas e ópticas.