p Propriedades desejáveis, incluindo aumento da condutividade elétrica, propriedades mecânicas aprimoradas, ou magnetismo para armazenamento de memória ou processamento de informação pode ser possível por causa de um método teórico para controlar os limites de grãos em materiais bidimensionais, de acordo com os cientistas de materiais da Penn State. p Materiais bidimensionais (2D) têm sido o foco de intenso estudo na última década, mas antes do trabalho de Yuanxi Wang, um recente doutorado em Penn State e Vincent H. Crespi, distinto professor de física, ciência de materiais e engenharia e química na Penn State, ninguém havia desenvolvido uma maneira geral de controlar a localização e o tipo de limites de grãos em materiais 2D.

p "Quando você está cultivando um material 2D, um filme fino, você está depositando materiais em um substrato, "Crespi explicou." À medida que os átomos caem no substrato, eles se auto-organizam em áreas cristalinas chamadas grãos. "

p Quando os grãos se expandem, eles correm para outras regiões cristalinas em crescimento, e onde eles se encontram é chamado de limite de grão. Mas, como colocar ladrilhos no chão jogando os ladrilhos aleatoriamente, a orientação dos grãos e os limites dos grãos são arbitrários, que afeta as propriedades do material.

p Até este trabalho, publicado no jornal Nano Letras , esses limites de grãos aleatórios foram amplamente considerados como subprodutos infelizes do processo de deposição.

p "Tipicamente, quando você está cultivando um material, esses limites de grãos aleatórios são ruins, "disse Crespi." Os átomos não acasalam uns com os outros da maneira que o fazem em cristais comuns. A corrente e o calor não passam facilmente. Eles tendem a espalhar calor e elétrons. "

p Crespi e Wang tiveram a ideia de que, ao manipular o substrato subjacente, eles poderiam predeterminar onde os limites dos grãos começariam e terminariam, e os alinhe em posições ordenadas. As formas principais foram baseadas em algo chamado curvatura Gaussiana, uma série de saliências e depressões hemisféricas em um substrato que lembra uma caixa de ovos.

p Wang fez cálculos que mostraram que, para dois materiais 2D amplamente estudados, grafeno e dissulfeto de molibdênio, o crescimento formaria limites de grãos em locais específicos, em vez de se desprender do substrato ou desenvolver dobras indesejadas. Se o material 2D não aderir bem ao substrato, isso vai gerar uma dobra.

p "Descobrimos que a energética e a cinética da formação de limites de grãos versus uma dobra ou desprendimento, foram favoráveis ​​em dissulfeto de grafeno e molibdênio, e aplicável a qualquer material 2D, "Disse Wang." Mas nenhum solavanco serviria. Eles têm que ter curvatura gaussiana. "

p Os aplicativos incluem armazenamento de memória, onde controlar o estado magnético de um sistema de limite de grão magnético 2D aplicando uma voltagem seria uma capacidade muito útil. O controle fino de propriedades eletrônicas por meio de limites de grão também pode ser usado em spintrônica, que está processando informações usando o spin dos elétrons. Esses limites de grão também costumam controlar as propriedades mecânicas dos materiais, por exemplo, como eles respondem ao alongamento.

p "Isso dá às pessoas uma nova maneira de pensar sobre a otimização das propriedades de materiais 2D, onde eles têm mais controle do que antes, "Crespi disse." Não sabíamos que poderíamos ter um controle tão preciso dos limites dos grãos, e então não pensamos em estudar cuidadosamente o magnético, propriedades térmicas e eletrônicas de limites de grão com o objetivo de criar 'materiais de limite de grão' cujas propriedades são determinadas por uma distribuição controlada de limites de grão especificados. "

p Seu artigo em Nano Letras é intitulado "Teoria dos limites de grão de comprimento finito do ângulo de desajuste controlado em materiais bidimensionais."