p Materiais bidimensionais podem sustentar uma nova família de materiais flexíveis, dispositivos eletrônicos de baixa potência, mas seu sucesso depende de garantir que as camadas sejam quimicamente estáveis. Pesquisadores A * STAR agora mostram que um material 2-D, fosforeno, pode ser estabilizado com a escolha certa de substrato e um campo elétrico. p Grafeno, uma única camada de átomos de carbono, merece sua reputação de supermaterial; é forte, duro, luz, tem excelentes propriedades eletrônicas e térmicas. É o material 2-D arquetípico. Mais recentemente, os cientistas criaram camadas únicas de outros materiais - estanho, germânio, boro, silício e fósforo - com propriedades próprias. Por exemplo, enquanto o grafeno é um semimetal sem lacuna de banda, fosforeno é um semicondutor como o silício, o que o torna útil para dispositivos eletrônicos. Contudo, o fosforeno tem uma desvantagem notória:o material se oxida com o ar e sua qualidade é degradada rapidamente.

p Em busca de uma abordagem viável para superar isso, Junfeng Gao e colegas do Instituto A * STAR de Computação de Alto Desempenho usam cálculos de primeiros princípios para demonstrar que colocar fosforeno em um substrato de disseleneto de molibdênio e aplicar um campo elétrico vertical pode aumentar drasticamente sua resistência à oxidação.

p "A interação e a transferência de carga entre o substrato e o fosforeno podem ser ajustadas por um campo elétrico externo, causando uma mudança na atividade de superfície e suprimindo a oxidação do fosforeno, "explica Gao.

p Seu estudo mostra que o processo dominante envolvido na degradação do fosforeno no ar é a absorção de oxigênio. A rápida oxidação do fosforeno independente em condições ambientais deve-se a uma barreira de baixa energia para a absorção de oxigênio de cerca de 0,57 elétronvolts:a oxidação pode ocorrer em menos de um minuto.

p Quando esta análise é repetida com disseleneto de molibdênio sobreposto ao fósforo, a barreira de energia é muito mais alta. Também, o modelo mostra que a presença do substrato de disseleneto de molibdênio permite um ajuste mais eficaz das propriedades do fosforeno com um campo elétrico. Isso aumenta ainda mais a barreira de energia de oxidação. Sob um campo elétrico vertical adequado, a barreira pode aumentar para 0,91 elétronvolts. Este tempo de vida do fosforeno contra a oxidação pode ser 105 vezes maior do que sem tratamento.

p A abordagem de Gao para obter fosforeno estável ao ar pode promover muito seu uso em dispositivos práticos. "Vamos explorar mais substratos por sua capacidade de estabilizar o fosforeno, "diz Gao." Em particular, queremos descobrir se esse substrato é adequado para o crescimento epitaxial de fosforeno. "