Combinar um grafeno atomicamente fino e uma camada de nitreto de boro em um ângulo ligeiramente girado altera suas propriedades elétricas. Físicos da Universidade de Basel agora mostraram pela primeira vez que a combinação com uma terceira camada pode resultar em novas propriedades do material também em um sanduíche de três camadas de nitreto de carbono e boro. Isso aumenta significativamente o número de materiais sintéticos potenciais, relatar os pesquisadores na revista científica Nano Letras .

Ano passado, pesquisadores nos Estados Unidos causaram uma grande agitação quando mostraram que girar duas camadas de grafeno empilhadas em um ângulo "mágico" de 1,1 graus transforma a supercondução de grafeno - um exemplo notável de como a combinação de materiais atomicamente finos pode produzir propriedades elétricas completamente novas.

Alinhamento de precisão

Cientistas do Instituto Suíço de Nanociência e do Departamento de Física da Universidade de Basel deram um passo adiante neste conceito. Eles colocaram uma camada de grafeno entre duas camadas de nitreto de boro, que muitas vezes serve para proteger a estrutura de carbono sensível. Fazendo isso, eles alinharam as camadas com muita precisão com a estrutura cristalina do grafeno.

O efeito observado pelos físicos da equipe do Professor Christian Schönenberger é comumente conhecido como um padrão moiré:quando dois padrões regulares são sobrepostos, um novo padrão resulta com uma rede periódica maior.

Nova superrede de três camadas

Lujun Wang, um membro do SNI Ph.D. Escola e pesquisadora da equipe de Schönenberger, também observou efeitos desse tipo de superrede quando combinou camadas de nitreto de boro e grafeno. Os átomos estão dispostos hexagonalmente em todas as camadas. Se eles estiverem empilhados um em cima do outro, padrões regulares maiores emergem, com um tamanho dependendo do ângulo entre as camadas.

Já havia sido mostrado que isso funciona com uma combinação de duas camadas de grafeno e nitreto de boro, mas os efeitos devido a uma segunda camada de nitreto de boro ainda não haviam sido encontrados.

Quando os físicos de Basel fizeram experiências com três camadas, duas superredes foram formadas entre o grafeno e as camadas superior e inferior de nitreto de boro, respectivamente. A superposição de todas as três camadas criou uma superestrutura ainda maior do que seria possível com apenas uma camada.

Os cientistas estão muito interessados ​​nesses tipos de materiais sintéticos, uma vez que os diferentes padrões de moiré podem ser usados ​​para alterar ou produzir artificialmente novas propriedades de materiais eletrônicos.

"Para simplificar, os padrões atômicos determinam o comportamento dos elétrons em um material, e estamos combinando diferentes padrões naturais para criar novos materiais sintéticos, "explica o Dr. Andreas Baumgartner, quem supervisionou o projeto. "Agora descobrimos efeitos nesses dispositivos eletrônicos feitos sob medida que são consistentes com uma superestrutura de três camadas, " ele adiciona.