p Caracterizando as propriedades térmicas do dissulfeto de molibdênio cristalino, um importante material bidimensional (2-D), provou ser um desafio. Agora, os pesquisadores da A * STAR desenvolveram uma técnica simples que pode abrir caminho para seu uso em uma ampla gama de novas aplicações no armazenamento de energia, dispositivos optoeletrônicos e eletrônicos flexíveis. p Dissulfeto de molibdênio hexagonal (MoS2), um dos dichalcogenídeos - uma família de metais de transição semicondutores - atraiu considerável atenção como um material bidimensional (2-D) graças às suas notáveis ​​propriedades eletrônicas e optoeletrônicas. Também é notável por sua força e flexibilidade impressionantes, que surgem da rede hexagonal de átomos de molibdênio imprensada entre camadas de átomos de enxofre.

p Determinar as características térmicas de MoS2 é a chave para desbloquear suas propriedades surpreendentes, mas sua geometria complexa e os muitos cálculos necessários para os fônons - os diferentes modos vibracionais dos átomos em uma rede cristalina - são um processo computacional caro e demorado.

p Chee Kwan Gan e Yu Yang Fredrik Liu do A * STAR Institute of High Performance Computing desenvolveram agora uma técnica numérica que reduz drasticamente o número de cálculos, permitindo que o coeficiente de expansão térmica - que determina como sua forma e tamanho mudam em resposta às mudanças na temperatura - dos cristais MoS2 sejam calculados com precisão e eficiência, e também pode ser aplicado a outros materiais 2-D importantes.

p "Pense em um fônon como uma partícula ligada a uma mola, onde vibra com um padrão fixo em uma frequência fixa, "explica Gan." Existem muitos modos de fônon em um cristal como o dissulfeto de molibdênio, e o desafio é calcular todos eles. "

p Ao deformar um cristal de MoS2, os pesquisadores determinaram a mudança na frequência de cada fônon na estrutura da rede, e aplicando um método numérico, com base na teoria de perturbação, a essas frequências alteradas; eles foram capazes de estimar as características térmicas do cristal, conhecidos como parâmetros Grüneisen. Esses parâmetros foram então usados ​​para calcular os coeficientes de expansão térmica para MoS2 hexagonal.

p "Nosso método usa a simetria total da estrutura hexagonal para reduzir a quantidade de computação a apenas quatro conjuntos de cálculos de fônons em comparação com a aproximação quase harmônica - a abordagem tradicional - que requer muito mais, "diz Gan.

p O trabalho apresenta, pela primeira vez, um método preciso e simples para determinar as propriedades térmicas de MoS2, e fornece uma compreensão mais profunda da condução térmica em materiais 2-D.

p "Nosso objetivo de longo prazo é estender a abordagem a outros semicondutores tecnologicamente importantes, materiais bidimensionais, como o seleneto de bismuto, "diz Gan.