Uma equipe de cientistas da Faculdade de Química e da Faculdade de Ciência dos Materiais, MSU, junto com colegas estrangeiros, descobriram que folhas bidimensionais de telureto de cádmio podem se dobrar espontaneamente em nanoscrolls. Este efeito pode ser usado em eletrônica e fotônica. Os resultados do estudo foram publicados em Química de Materiais .

No decorrer do estudo, a equipe se concentrou em materiais semicondutores 2-D. Estes incluem grafeno, fosforeno, Camadas 2-D de dissulfeto de molibdênio, e perovskitas 2-D que recentemente atraíram muita atenção dos cientistas. Esses materiais são cristais de um átomo de espessura com propriedades eletrônicas 2-D. Os pesquisadores acreditam que eles podem ser usados ​​para o desenvolvimento de novos dispositivos.

"Nós estudamos telureto de cádmio 2-D CdTe e descobrimos um efeito inesperado de dobramento espontâneo de suas folhas ultrafinas (apenas 1 nm) que também são chamadas de poços quânticos coloidais, "disse Roman Vasiliev, um co-autor do trabalho, Ph.D. de Ciências Químicas, e Professor Associado da Faculdade de Química e da Faculdade de Ciências dos Materiais, MSU.

Os poços quânticos coloidais são uma nova geração de pontos quânticos coloidais. Os pontos quânticos são diferenciados por suas propriedades luminescentes e são usados ​​em dispositivos comerciais, como aparelhos de TV. Poços quânticos, um tipo 2-D de pontos quânticos, estão sendo estudados hoje, mas já sabemos que eles possuem bandas de luminescência muito estreitas, o que é importante para a renderização de cores brilhantes em dispositivos emissores de luz.

A equipe estudou as propriedades das folhas 2-D de telureto de cádmio trocando moléculas orgânicas ligadas à sua superfície e garantindo a estabilidade das nanopartículas. A fim de sintetizar telureto de cádmio 2-D, os cientistas usaram o método coloidal e os obtiveram em um frasco. Os cientistas obtiveram nanopartículas de telureto de cádmio em um solvente orgânico na presença de surfactantes. Ao mudar as condições da reação, eles transformaram as partículas em folhas de um nanômetro de espessura.

Inicialmente, os autores do trabalho cultivaram folhas planas 2-D cobertas com ácido oleico como estabilizador. Eles conseguiram obter folhas com comprimento de centenas de nanômetros e espessura de um nanômetro. A equipe começou a substituir as moléculas de ácido oleico por outras moléculas orgânicas e a analisar tamanhos e formas das nanopartículas obtidas, bem como sua composição e estrutura cristalina. Nesta fase, eles usaram um microscópio eletrônico de transmissão.

No decorrer do estudo, a equipe descobriu que quando um tipo específico de estabilizador (tióis) é usado, folhas planas de telureto de cádmio de repente se dobram em rolos perfeitos. Quando anexado à superfície de uma folha, moléculas de tiol aumentam sua espessura em uma monocamada (0,15 nm) e causam tensões mecânicas, fazendo a folha dobrar em uma certa direção cristalográfica. O dobramento ocorre para todas as nanopartículas de uma vez, e o raio da dobra é o mesmo para todas as nanoestruturas.

"O estudo abre novas perspectivas para a manipulação de materiais 2-D e nanopartículas. O efeito de dobra foi uma surpresa para nós. Ele se assemelha ao processo de fazer origami, mas neste caso, as folhas têm espessura de um nanômetro. Saber como mudar a forma espacial das nanopartículas, poderíamos usá-los na fabricação de materiais ópticos com comportamento anisotrópico e luminescência polarizada. Poderíamos criar matrizes emissoras de luz ativas para monitores que reduziriam o consumo de energia e aumentariam o brilho e a intensidade de vários dispositivos. Possivelmente, também poderíamos desenvolver novos nano-dispositivos, por exemplo, transistores em forma de tubo. Essas propriedades interessantes podem ser úteis em novas gerações de dispositivos emissores de luz e sensores, bem como em tecnologias óticas e optoeletrônicas e nanotecnologias, "concluiu o cientista.