Desde que pesquisadores da Universidade de Manchester usaram um pedaço de fita para isolar, ou "esfoliar, "uma única camada de carbono, conhecido como grafeno, os cientistas têm investigado a criação e as aplicações de materiais bidimensionais para fazer avançar a tecnologia de novas maneiras. Os cientistas teorizaram sobre muitos tipos diferentes de materiais bidimensionais, mas produzindo-os, isolando uma camada de cada vez de uma fonte tridimensional em camadas, frequentemente apresenta um desafio.

Salvador Barraza-Lopez, professor associado de física, e seu grupo de pesquisa está estudando materiais 2-D chamados monochalcogenídeos do grupo IV, que inclui seleneto de estanho, sulfeto de germânio, sulfeto de estanho (II), telureto de estanho e seleneto de estanho, entre outros.

Na forma 3-D, esses materiais têm muitas propriedades úteis. Por exemplo, eles são usados ​​atualmente em células solares. Alguns monochalcogenídeos do grupo IV também são ferroelétricos quando esfoliados até o limite 2-D, o que significa que eles contêm pares de cargas positivas e negativas que criam um momento de dipolo macroscópico.

Embora alguns desses materiais bidimensionais tenham crescido, ninguém conseguiu retirar com sucesso uma camada bidimensional estável de um monochalcogenide do grupo IV. Em um manuscrito recente intitulado "Water Splits to Degrade Two-Dimensional Group-IV Monochalcogenides in Naneconds" e publicado no Journal ACS Central Science , Barraza-Lopez explicou uma possível razão para isso.

Barraza-Lopez disse que, mesmo sob as mais estritas condições experimentais, as moléculas de água ambiente podem ser encontradas perto desses materiais. E assim como esses materiais, a água também carrega um dipolo elétrico. Barraza Lopez explicou que a interação dos dipolos pode ser observada em circunstâncias corriqueiras:“O puxão de pequenos pedaços de papel com um pente que foi usado recentemente em cabelos secos pode ser explicado como o efeito de um campo elétrico não homogêneo no pente acelerador elétrico macroscópico dipolos naquele pedaço de papel próximo, " ele disse.

Taneshwor Kaloni, um ex-associado de pós-doutorado no laboratório de Barraza-Lopez, realizaram cálculos de computador que emulam monocamadas desses materiais interagindo com moléculas de água em temperatura e pressão ambiente. A equipe demonstrou que quando as moléculas de água estão próximas a esses materiais, eles são atraídos por eles. Essa atração cria um enorme acúmulo de energia cinética, o que leva à divisão das moléculas de água, e desestabiliza os materiais 2-D como resultado dessa reação química. Barraza-Lopez explicou que ficou surpreso ao saber que esse processo criava energia suficiente para dividir as moléculas de água, porque a energia cinética necessária excede 70, 000 graus Celsius.

De certa forma, a dificuldade em esfoliar esses materiais pode levar a uma nova tecnologia para a produção de hidrogênio a partir de materiais bidimensionais, embora muitos estudos adicionais sejam necessários para atingir tal objetivo.