Os átomos são os blocos básicos de construção de toda a matéria - pelo menos, essa é a imagem convencional. Em um novo estudo, pesquisadores fabricaram o primeiro semicondutor 2-D superatômico, um material cujas unidades básicas não são átomos, mas superátomos - aglomerados atômicos que exibem algumas das propriedades de um ou mais átomos individuais. Os pesquisadores esperam que o novo material seja apenas o primeiro membro do que se tornará uma nova família de semicondutores 2-D cujas estruturas superatômicas irão expandir muito a diversidade, funcionalidade, e aplicações de materiais 2-D.

Xinjue Zhong e co-autores da Universidade de Columbia nos EUA, CNR-ISTM e D3-CompuNet no Instituto Italiano de Tecnologia na Itália, e CNRS UMR, Universidade de Angers, na França, publicaram um artigo sobre o primeiro semicondutor superatômico 2-D em uma edição recente da Nano Letras .

“Este trabalho abre as portas para novas classes de materiais 2-D com potencialmente maior sintonia e controle de suas propriedades físicas, "disse o co-autor Xiaoyang Zhu da Universidade de Columbia Phys.org .

Como os pesquisadores explicam em seu artigo, o campo de materiais 2-D ainda é uma área de pesquisa muito jovem, e a maioria dos materiais 2-D atualmente tem estruturas relativamente simples. Grafeno, por exemplo, consiste em uma única camada de átomos de carbono. Em contraste, os materiais a granel estudados em química de estado sólido têm uma variedade muito maior de complexidade estrutural, o que levou a uma variedade de produtos elétricos, óptico, e aplicações magnéticas.

No novo estudo, os pesquisadores mostram que projetar materiais 2-D com uma estrutura superatômica pode fornecer um caminho para a realização de uma maior diversidade e aplicações resultantes. Embora os materiais superatômicos tenham sido demonstrados anteriormente em três dimensões, até agora não foi possível preparar esses materiais em duas dimensões devido à falta de ligação covalente entre os superátomos.

Aqui, os pesquisadores investigaram um material pouco estudado chamado Re ₆ Se ₈ Cl ₂ , relatado pela primeira vez em 1983. Sua análise revelou que a estrutura do material não consiste em camadas de átomos individuais como no grafeno, mas de "redes pseudo-quadradas de aglomerados inclinados", características de uma estrutura superatômica.

Neste material, os aglomerados superatômicos estão ligados por fortes ligações covalentes, no entanto, as interações entre as camadas são fracas, possibilitando esfoliar finas lâminas do material, mantendo sua estrutura superatômica. Usando o método da fita adesiva, os pesquisadores produziram flocos superatômicos com aproximadamente 15 nm de espessura, e atualmente estão trabalhando na preparação de flocos de monocamada.

Com base em seus testes iniciais das propriedades eletrônicas e ópticas do Re ₆ Se ₈ Cl ₂ flocos, os pesquisadores esperam que a estrutura exclusivamente complexa de tais semicondutores superatômicos 2-D ofereça uma abordagem promissora para a realização de materiais 2-D com novos, propriedades ajustáveis ​​e funcionalidades.

"Pretendemos explorar a multifuncionalidade, controle dos graus de liberdade eletrônicos e fonônicos, e fenômenos físicos fortemente correlacionados nestes novos semicondutores 2-D, "Zhu disse.

© 2018 Phys.org