p Físicos da Universidade de Sheffield descobriram que, quando dois materiais atomicamente finos semelhantes ao grafeno são colocados um em cima do outro, suas propriedades mudam, e surge um material com novas propriedades híbridas, pavimentando o caminho para o design de novos materiais e nanodispositivos. p Isso acontece sem misturar fisicamente as duas camadas atômicas, nem por meio de uma reação química, mas ligando as camadas umas às outras por meio de uma interação fraca, chamada de van der Waals - semelhante a como uma fita adesiva se fixa a uma superfície plana.

p No estudo inovador publicado em Natureza , os cientistas também descobriram que as propriedades do novo material híbrido podem ser precisamente controladas torcendo as duas camadas atômicas empilhadas, abrindo o caminho para o uso deste grau único de liberdade para o controle em escala nanométrica de materiais compostos e nanodispositivos em tecnologias futuras.

p A ideia de empilhar camadas de diferentes materiais para fazer as chamadas heteroestruturas remonta à década de 1960, quando o arsenieto de gálio semicondutor foi pesquisado para fazer lasers em miniatura - que agora são amplamente usados.

p Hoje, heteroestruturas são comuns e amplamente utilizadas na indústria de semicondutores como uma ferramenta para projetar e controlar propriedades eletrônicas e ópticas em dispositivos.

p Mais recentemente, na era dos cristais bidimensionais (2-D) atomicamente finos, como o grafeno, novos tipos de heteroestruturas surgiram, onde camadas atomicamente finas são mantidas juntas por forças de van der Waals relativamente fracas.

p As novas estruturas apelidadas de 'heteroestruturas de van der Waals' abrem um enorme potencial para criar vários 'meta'materiais e novos dispositivos ao empilhar qualquer número de camadas atomicamente finas. Centenas de combinações tornam-se possíveis de outra forma inacessíveis em materiais tridimensionais tradicionais, potencialmente dando acesso a novas funcionalidades inexploradas de dispositivos optoeletrônicos ou propriedades incomuns de materiais.

p No estudo, os pesquisadores usaram heteroestruturas de van der Waals feitas dos chamados dichalcogenetos de metais de transição (TMDs), uma ampla família de materiais em camadas. Em sua forma tridimensional em massa, eles são um tanto semelhantes ao grafite - o material usado nas grafites dos lápis - de onde o grafeno foi extraído como uma única camada atômica 2-D de carbono.

p Os pesquisadores descobriram que, quando dois TMDs semicondutores atomicamente finos são combinados em uma única estrutura, suas propriedades se hibridizam.

p Professor Alexander Tartakovskii, do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Sheffield, disse:"Os materiais influenciam uns aos outros e mudam as propriedades uns dos outros, e tem que ser considerado como um novo 'meta' material com propriedades únicas - então um mais um não faz dois.

p "Também descobrimos que o grau de tal hibridização é fortemente dependente da torção entre as redes atômicas individuais de cada camada.

p "Descobrimos que, ao torcer as camadas, a nova periodicidade supraatômica surge na heteroestrutura - chamada de superrede moiré.

p "A superrede moiré, com o período dependente do ângulo de torção, governa como as propriedades dos dois semicondutores se hibridizam. "

p Em outros estudos, efeitos semelhantes foram descobertos e estudados principalmente no grafeno, o membro 'fundador' da família de materiais 2-D. O último estudo mostra que outros materiais, em particular semicondutores, como TMDs, mostram forte hibridização, que além disso pode ser controlado pelo ângulo de torção.

p Os cientistas acreditam que o estudo mostra um enorme potencial para a criação de novos tipos de materiais e dispositivos.

p O professor Tartakovskii acrescentou:"O quadro mais complexo de interação entre materiais atomicamente finos dentro das heteroestruturas de van der Waals emerge. Isso é empolgante, pois dá a oportunidade de acessar uma gama ainda mais ampla de propriedades do material, como condutividade elétrica incomum e ajustável por torção e resposta óptica, magnetismo etc. Isso poderia e será empregado como novos graus de liberdade ao projetar novos dispositivos baseados em 2-D. "

p Os pesquisadores gostariam de fazer mais estudos para explorar mais combinações de materiais para ver quais são as capacidades do novo método.