Uma equipe internacional liderada pelo professor assistente Kasper Steen Pedersen, Química DTU, sintetizou um novo nanomaterial com propriedades elétricas e magnéticas, tornando-o adequado para futuros computadores quânticos e outras aplicações em eletrônica.

Cloreto de cromo-pirazina (fórmula química CrCl ₂ (pirazina) ₂ ) é um material em camadas, que é um precursor de um material denominado 2-D. Em princípio, um material 2-D tem uma espessura de apenas uma única molécula e isso geralmente leva a propriedades muito diferentes daquelas do mesmo material em uma versão 3-D normal; não menos importante, as propriedades elétricas serão diferentes. Enquanto em um material 3-D, elétrons são capazes de tomar qualquer direção, em um material 2-D, eles estarão restritos a se mover horizontalmente - desde que o comprimento de onda do elétron seja maior do que a espessura da camada 2-D.

Híbrido orgânico / inorgânico

O grafeno é o material 2-D mais conhecido. O grafeno consiste em átomos de carbono em uma estrutura de rede, que produz sua notável força. Desde a primeira síntese do grafeno em 2004, centenas de outros materiais 2-D foram sintetizados, alguns dos quais podem ser candidatos para aplicações de eletrônica quântica. Contudo, o novo material é baseado em um conceito muito diferente. Enquanto os outros candidatos são todos inorgânicos - assim como o grafeno - cromo-cloreto-pirazina é um material híbrido orgânico / inorgânico.

“O material marca um novo tipo de química, no qual podemos substituir vários blocos de construção no material e, assim, modificar suas propriedades físicas e químicas. Isso não pode ser feito em grafeno. Por exemplo, não se pode escolher substituir metade dos átomos de carbono do grafeno por outro tipo de átomo. Nossa abordagem permite projetar propriedades com muito mais precisão do que conhecido em outros materiais 2-D, "Kasper Steen Pedersen explica.

Além das propriedades elétricas, também as propriedades magnéticas em cloreto de cromo-pirazina podem ser projetadas com precisão. Isso é especialmente relevante em relação à "spintrônica".

"Enquanto na eletrônica normal, apenas a carga dos elétrons é utilizada, Mas também o spin do elétron - que é uma propriedade da mecânica quântica - é usado na spintrônica. Isso é altamente interessante para aplicativos de computação quântica. Portanto, o desenvolvimento de materiais em escala nanométrica, condutores e magnéticos, é o mais relevante, "Notas de Kasper Steen Pedersen.

Um novo mundo de materiais 2-D

Além da computação quântica, cloreto de cromo-pirazina pode ser de interesse em supercondutores futuros, catalisadores, baterias, células de combustível, e eletrônicos em geral.

As empresas não desejam começar a produzir o material imediatamente, o pesquisador ressalta:“Ainda não, pelo menos! Esta ainda é uma pesquisa fundamental. Uma vez que estamos sugerindo um material sintetizado a partir de uma abordagem totalmente nova, uma série de perguntas permanecem sem resposta. Por exemplo, ainda não somos capazes de determinar o grau de estabilidade do material em várias aplicações. Contudo, mesmo que o cloreto de cromo-pirazina deva, por algum motivo, revelar-se impróprio para as várias aplicações possíveis, os novos princípios por trás de sua síntese ainda serão relevantes. Esta é a porta para um novo mundo de materiais 2-D mais avançados se abrindo. "