p Uma equipe da EPFL e NCCR Marvel identificou mais de 1, 000 materiais com uma estrutura 2-D particularmente interessante. Sua pesquisa, publicado em Nature Nanotechnlogy , abre o caminho para aplicações tecnológicas inovadoras. p Materiais 2-D, que consistem em algumas camadas de átomos, são considerados o futuro da nanotecnologia. Eles oferecem novas aplicações potenciais e podem ser usados ​​em pequenas, dispositivos de alto desempenho e mais eficientes em termos de energia. Os materiais bidimensionais foram descobertos pela primeira vez há quase 15 anos, mas apenas algumas dezenas deles foram sintetizados até agora. Agora, graças a uma abordagem desenvolvida por pesquisadores do Laboratório de Teoria e Simulação de Materiais da EPFL (THEOS) e do NCCR-MARVEL para Design Computacional e Descoberta de Materiais Novos, muitos outros materiais 2-D promissores podem ser identificados. Seu trabalho foi publicado recentemente na revista Nature Nanotechnology .

p O primeiro material 2-D isolado foi o grafeno, em 2004, ganhando aos seus descobridores um Prêmio Nobel em 2010. Isso marcou o início de uma nova era na eletrônica, como o grafeno é leve, transparente e resiliente e, sobre tudo, um bom condutor de eletricidade. Ele abriu o caminho para novas aplicações em áreas como fotovoltaica e optoeletrônica. "Para encontrar outros materiais com propriedades semelhantes, focamos na viabilidade da esfoliação, "explica Nicolas Mounet, pesquisador do laboratório THEOS e autor principal do estudo. "Mas em vez de colocar tiras adesivas na grafite para ver se as camadas se soltaram, como os vencedores do Prêmio Nobel fizeram, usamos um método digital. "

p Os pesquisadores desenvolveram um algoritmo para revisar e analisar cuidadosamente a estrutura de mais de 100, 000 materiais 3D registrados em bancos de dados externos. A partir disso, eles criaram um banco de dados de cerca de 5, 600 materiais 2-D potenciais, incluindo mais de 1, 000 com propriedades particularmente promissoras. Em outras palavras, eles criaram um tesouro para especialistas em nanotecnologia.

p Para construir seu banco de dados, os pesquisadores usaram um processo de eliminação passo a passo. Primeiro, eles identificaram todos os materiais que são feitos de camadas separadas. "Em seguida, estudamos a química desses materiais com mais detalhes e calculamos a energia que seria necessária para separar as camadas, focando principalmente em materiais onde as interações entre átomos de diferentes camadas são fracas, algo conhecido como ligação de Van der Waals, "diz Marco Gibertini, pesquisador do THEOS e segundo autor do estudo.

p Dos 5, 600 materiais inicialmente identificados, os pesquisadores destacaram 1, 800 estruturas que poderiam ser esfoliadas, incluindo 1, 036 que parecia especialmente fácil de esfoliar. Isso representa um aumento considerável no número de materiais 2-D possíveis conhecidos hoje. Eles então selecionaram os 258 materiais mais promissores, categorizando-os de acordo com seu magnetismo, eletrônico, mecânico, propriedades térmicas e topológicas.

p "Nosso estudo demonstra que as técnicas digitais podem realmente impulsionar a descoberta de novos materiais, "diz Nicola Marzari, o diretor do NCCR-MARVEL e um professor do THEOS. "No passado, os químicos tiveram que começar do zero e continuar tentando coisas diferentes, o que exigia horas de trabalho de laboratório e uma certa dose de sorte. Com nossa abordagem, podemos evitar isso por muito tempo, processo frustrante porque temos uma ferramenta que pode destacar os materiais que valem a pena estudar mais, permitindo-nos realizar pesquisas mais focadas. "

p Também é possível reproduzir os cálculos dos pesquisadores graças ao software AiiDA, que descreve o processo de cálculo de cada material descoberto na forma de workflows e armazena a procedência completa de cada etapa do cálculo. "Sem AiiDA, teria sido muito difícil combinar e processar diferentes tipos de dados, "explica Giovanni Pizzi, pesquisador sênior da THEOS e coautor do estudo. "Nossos fluxos de trabalho estão disponíveis ao público, portanto, qualquer pessoa no mundo pode reproduzir nossos cálculos e aplicá-los a qualquer material para descobrir se ele pode ser esfoliado. "