p Um pouco de flúor transforma uma cerâmica isolante conhecida como grafeno branco em um semicondutor de banda larga com propriedades magnéticas. Cientistas da Rice University disseram que isso poderia tornar o material exclusivo adequado para eletrônicos em ambientes extremos. p Um papel de prova de conceito dos pesquisadores do Rice demonstra uma maneira de transformar o nitreto de boro hexagonal bidimensional (h-BN) - também conhecido como grafeno branco - de um isolante para um semicondutor. O magnetismo, eles disseram, é um bônus inesperado.

p Como o material atomicamente fino é um condutor de calor excepcional, os pesquisadores sugeriram que pode ser útil para eletrônicos em aplicações de alta temperatura, talvez até como dispositivos de memória magnética.

p A descoberta aparece esta semana em Avanços da Ciência .

p "O nitreto de boro é um isolante estável e muito útil comercialmente como revestimento protetor, mesmo em cosméticos, porque absorve luz ultravioleta, "disse o cientista de materiais da Rice, Pulickel Ajayan, cujo laboratório conduziu o estudo. “Tem havido muito esforço para tentar modificar sua estrutura eletrônica, mas não pensamos que poderia se tornar um semicondutor e um material magnético.

p "Então, isso é algo bem diferente; ninguém viu esse tipo de comportamento no nitreto de boro antes, " ele disse.

p Os pesquisadores descobriram que adicionar flúor ao h-BN introduziu defeitos em sua matriz atômica que reduziu o bandgap o suficiente para torná-lo um semicondutor. O bandgap determina a condutividade elétrica de um material.

p "Vimos que a lacuna diminui em cerca de 5 por cento de fluoração, "disse o pesquisador de pós-doutorado de Rice e coautor Chandra Sekhar Tiwary. A lacuna fica menor com a fluoração adicional, mas apenas até certo ponto. "Controlar a fluoração precisa é algo que precisamos trabalhar. Podemos obter intervalos, mas ainda não temos um controle perfeito. Como o material é atomicamente fino, um átomo a menos ou mais muda bastante.

p "No próximo conjunto de experimentos, queremos aprender a ajustá-lo com precisão, átomo por átomo, " ele disse.

p Eles determinaram que a tensão aplicada por átomos de flúor invasores alterou o "spin" dos elétrons nos átomos de nitrogênio e afetou seus momentos magnéticos, a qualidade fantasmagórica que determina como um átomo responderá a um campo magnético como um invisível, bússola em nanoescala.

p "Vemos spins orientados para o ângulo, que são muito pouco convencionais para materiais 2-D, "disse o estudante de pós-graduação do Rice e autor principal Sruthi Radhakrishnan. Em vez de se alinhar para formar ferromagnetos ou anular um ao outro, os giros são angulados aleatoriamente, dando ao material plano bolsões aleatórios de magnetismo líquido. Esses bolsos ferromagnetos ou anti-ferromagnetos podem existir na mesma amostra de h-BN, o que os torna "ímãs frustrados" com domínios concorrentes.

p Os pesquisadores disseram que é simples, O método escalonável pode ser potencialmente aplicado a outros materiais 2-D. "Fazer novos materiais por meio da nanoengenharia é exatamente o objetivo do nosso grupo, "Ajayan disse.

p Os co-autores do artigo são estudantes de graduação Carlos de los Reyes e Zehua Jin, professor de química Lawrence Alemany, postdoctoral researcher Vidya Kochat and Angel Martí, an associate professor of chemistry, of bioengineering and of materials science and nanoengineering, all of Rice; Valery Khabashesku of Rice and the Baker Hughes Center for Technology Innovation, Houston; Parambath Sudeep of Rice and the University of Toronto; Deya Das, Atanu Samanta and Rice alumnus Abhishek Singh of the Indian Institute of Science, Bangalore; Liangzi Deng and Ching-Wu Chu of the University of Houston; Thomas Weldeghiorghis of Louisiana State University and Ajit Roy of the Air Force Research Laboratories at Wright-Patterson Air Force Base.

p Ajayan is chair of Rice's Department of Materials Science and NanoEngineering, the Benjamin M. and Mary Greenwood Anderson Professor in Engineering and a professor of chemistry.