p A perfeição não é tudo, de acordo com uma equipe internacional de pesquisadores cujo estudo de materiais 2-D mostra que os defeitos podem melhorar a física de um material, eletroquímico, magnético, energia e propriedades catalíticas. p "Dispositivos eletrônicos, como transistores, são geralmente feitos de camadas de metal empilhadas relativamente volumosas, óxidos e semicondutores cristalinos, "disse Shengxi Huang, professor assistente de engenharia elétrica, Estado de Penn. "Gostaríamos de fabricá-los com materiais bidimensionais para que sejam mais rápidos, menor e mais flexível. "

p Para fazer isso, os pesquisadores estão analisando as camadas atômicas únicas de sulfeto de molibdênio. Eles relatam os resultados de sua investigação em uma edição recente da ACS Nano .

p O sulfeto de molibdênio é uma molécula composta de um átomo de molibdênio com dois átomos de enxofre anexados. As moléculas se alinham com o molibdênio no meio e os átomos de enxofre na parte superior e inferior quando formam um 2-D, camada única, filme. Esses filmes foram colocados em uma variedade de substratos - ouro, grafeno de camada única, nitreto de boro hexagonal e dióxido de cério - e irradiado para criar defeitos na estrutura da rede.

p A criação de materiais 2-D não é um processo de fabricação perfeito e os defeitos estão sempre presentes na estrutura. Os pesquisadores queriam determinar como esses defeitos mudavam as propriedades físicas e eletroquímicas do sulfeto de molibdênio. A irradiação faz com que parte do sulfeto de molibdênio perca um átomo de enxofre da superfície. Usando esses filmes nada perfeitos, os pesquisadores puderam ver como os materiais mudaram usando uma variedade de microscopias e espectroscopias.

p Simulações de defeitos de rede permitiram aos pesquisadores manipular os materiais e produzir estruturas que combinavam com os filmes experimentalmente defeituosos. Eles descobriram que os resultados das propriedades dos materiais de suas simulações correspondiam aos resultados experimentais.

p “Descobrimos que os defeitos de enxofre melhoraram as características físicas do material, "disse Huang." Ao escolher os locais e o número de defeitos, devemos ser capazes de ajustar a estrutura da banda do material, melhorando seus recursos eletrônicos. "

p Experimentalmente, os pesquisadores descobriram que muito mais átomos de enxofre são perdidos do que átomos de molibdênio, porque o enxofre está nas superfícies e o molibdênio é protegido no meio. Eles também observaram que, como tantos átomos de enxofre deixam o material, os defeitos causados ​​pela ausência de enxofre superam qualquer efeito que a ausência de molibdênio na rede possa ter.

p Investigar como diferentes substratos aumentam ou não as propriedades do material bidimensional, os pesquisadores descobriram que "os substratos podem ajustar os níveis de energia eletrônica no sulfeto de molibdênio devido à transferência de carga na interface." As propriedades do material do substrato também alteram as propriedades da camada única bidimensional. Dióxido de cério, porque é um óxido, alterou as propriedades elétricas do material de forma diferente dos outros substratos.

p Menor, eletrônicos mais rápidos e flexíveis não são o único resultado possível do ajuste desses materiais 2-D.

p “Se tivermos a quantidade certa de vagas de enxofre, podemos melhorar os processos químicos como a evolução do hidrogênio a partir da água, "disse Huang.

p Materiais como o sulfeto de molibdênio são usados ​​como catalisadores em reações químicas. Huang se refere à divisão da água, um processo usado para criar hidrogênio gasoso e oxigênio a partir de água líquida, onde o sulfeto de molibdênio adequadamente defeituoso poderia aprimorar o processo e reduzir a quantidade de energia e custos necessários e aumentar a quantidade de hidrogênio produzido.

p O molibdênio é um metal de transição e outros membros desse grupo atômico também formam moléculas chamadas dichalcogenidas. Isso inclui tungstênio, nióbio, zircônio, titânio e tântalo e eles formam camadas com enxofre e outros calcogenetos como selênio e telúrio. Outros dichalcogenídeos podem ser feitos em materiais 2-D e também podem ser ajustáveis ​​para aumentar suas propriedades.