Os nanocientistas da Northwestern University desenvolveram um projeto para fabricar novas heteroestruturas a partir de diferentes tipos de materiais 2-D. Os materiais 2-D são camadas de um único átomo que podem ser empilhadas como "blocos de construção nano-interligados". Cientistas e físicos de materiais estão entusiasmados com as propriedades dos materiais 2-D e suas aplicações potenciais. Os pesquisadores descrevem seu projeto no Journal of Applied Physics .

"Descrevemos um fácil, maneira determinística e prontamente implantável de empilhar e costurar essas camadas individuais em pedidos não vistos na natureza, "disse Jeffrey Cain, um autor do artigo que estava anteriormente na Northwestern University, mas agora está no Lawrence Berkeley National Laboratory e na Universidade da Califórnia.

Cain explicou que para os nanocientistas, "o sonho" é combinar materiais 2-D em qualquer ordem e comparar uma biblioteca dessas heteroestruturas com suas propriedades documentadas. Os cientistas podem então selecionar heteroestruturas apropriadas da biblioteca para suas aplicações desejadas. Por exemplo, a indústria de computadores está tentando tornar os transistores menores e mais rápidos para aumentar o poder de computação. Um semicondutor em nanoescala com propriedades eletrônicas favoráveis ​​poderia ser usado para fazer transistores em computadores de próxima geração.

Até aqui, os nanocientistas carecem de métodos claros para a fabricação de heteroestruturas, e ainda não foi capaz de desenvolver esta biblioteca. Nesse trabalho, os cientistas procuraram resolver esses problemas de fabricação. Depois de identificar tendências na literatura, eles testaram diferentes condições para mapear os diferentes parâmetros necessários para cultivar heteroestruturas específicas a partir de quatro tipos de materiais 2-D:dissulfeto e disseleneto de molibdênio, e dissulfeto e disseleneto de tungstênio. Para caracterizar completamente os produtos finais atomicamente finos, os cientistas usaram técnicas de microscopia e espectrometria.

O grupo foi inspirado pela ciência dos diagramas de transformação de tempo-temperatura em materiais clássicos, que mapeia perfis de aquecimento e resfriamento para gerar microestruturas metálicas precisas. Com base neste método, os pesquisadores empacotaram suas descobertas em uma técnica diagramática - o Diagrama de Arquitetura de Tempo-Temperatura.

"As pessoas já haviam escrito artigos para morfologias específicas, mas nós unificamos tudo e permitimos a geração dessas morfologias com uma técnica, "Disse Cain.

Os diagramas unificados de tempo-temperatura-arquitetura fornecem orientações para as condições exatas necessárias para gerar várias morfologias e composições de heteroestruturas. Usando esses diagramas, os pesquisadores desenvolveram uma biblioteca única de nanoestruturas com propriedades físicas de interesse para físicos e cientistas de materiais. Os cientistas da Northwestern University agora estão examinando os comportamentos exibidos por alguns materiais em sua biblioteca, como o fluxo de elétrons através das junções costuradas entre os materiais.

Os pesquisadores esperam que seu projeto seja útil para a fabricação de heteroestruturas além dos primeiros quatro materiais. "Nossos diagramas específicos precisariam de revisões no contexto de cada novo material, mas pensamos que esta ideia é aplicável e extensível a outros sistemas materiais, "Disse Cain.