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  • Um canal eletrônico unidimensional final em nitreto de boro hexagonal
    p Uma camada de nitreto de boro hexagonal tem a forma de uma tela de galinheiro, e é formada pela alternância do boro (B, rosa) e nitrogênio (N, azul). Dependendo de como as camadas são empilhadas, o material assume disposições diferentes:AA, AB, AC, AA ', AB ', e AC '. A equipe alcançou e estudou um limite de empilhamento AA? / AB pela primeira vez. Crédito:IBS

    p No campo da eletrônica 2-D, a norma era que o grafeno é o protagonista principal e o nitreto de boro hexagonal (hBN) é o seu suporte passivo isolante. Pesquisadores do Center for Multidimensional Carbon Materials (CMCM) do Institute for Basic Science (IBS, Coreia do Sul) fez uma descoberta que pode mudar o papel do hBN. Eles relataram que o empilhamento de folhas ultrafinas de hBN de uma maneira particular cria um limite condutor com zero bandgap. Em outras palavras, o mesmo material pode bloquear o fluxo de elétrons, como um bom isolante, e também conduzem eletricidade em um local específico. Publicado no jornal Avanços da Ciência , espera-se que esse resultado aumente o interesse no hBN, dando a ele uma parte mais ativa na eletrônica 2-D. p Da mesma forma que o grafeno, hBN é um material 2-D com alto teor químico, estabilidade mecânica e térmica. As folhas hBN se assemelham a uma tela de arame, e são feitos de anéis hexagonais de átomos alternados de boro e nitrogênio, fortemente unidos. Contudo, ao contrário do grafeno, hBN é um isolante com um grande intervalo de banda de mais de cinco Volts de elétrons, o que limita suas aplicações.

    p "Em contraste com o amplo espectro de aplicações propostas para o grafeno, nitreto de boro hexagonal é frequentemente considerado um material inerte, amplamente confinado como substrato ou barreira de elétrons para dispositivos baseados em materiais 2-D. Quando começamos esta pesquisa, estávamos convencidos de que a redução do bandgap do hBN poderia dar a este material a versatilidade do grafeno, "diz o primeiro autor, Hyo Ju Park.

    p Várias tentativas de diminuir o bandgap do hBN foram ineficazes devido às suas fortes ligações covalentes de boro-nitrogênio e inércia química. Pesquisadores IBS em colaboração com colegas do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan (UNIST), Universidade Sejong, Coréia, e a Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura, conseguiu produzir um limite de empilhamento particular de algumas camadas de hBN com um bandgap de zero elétronVolts.

    • p Um canal condutor se forma no limite de empilhamento da folha hexagonal de nitreto de boro (hBN) que parece ser costurada com anéis hexagonais oblongos. Ele se junta a um arranjo de todos os átomos de nitrogênio situados acima dos átomos de boro, e todos os átomos de boro situados acima dos átomos de nitrogênio em posições perfeitamente alinhadas (lado esquerdo do canal) e outra configuração onde metade dos átomos ficam sobre o centro dos anéis da folha inferior, e a outra metade se sobrepõe aos átomos abaixo (lado direito do canal). Crédito:IBS

    • p Imagens de microscopia eletrônica de transmissão de nitreto de boro hexagonal de poucas camadas com limites de empilhamento AA '/ AB atomicamente nítidos. Os canais de intervalo de banda zero entre AA 'e AB são indicados com linhas tracejadas amarelas em (b), e representado em alta resolução também em (c), (d) e (e). Crédito:IBS

    p Dependendo de como as folhas hBN são empilhadas, o material pode assumir diferentes configurações. Por exemplo, no chamado arranjo AA ', os átomos em uma camada estão alinhados diretamente no topo dos átomos em outra camada, mas as camadas sucessivas são giradas de modo que o boro esteja localizado no nitrogênio e o nitrogênio nos átomos do boro. Em outro tipo de layout, conhecido como AB, metade dos átomos de uma camada fica diretamente sobre o centro dos anéis hexagonais da folha inferior, e os outros átomos se sobrepõem aos átomos abaixo.

    p Pela primeira vez, a equipe relatou limites de empilhamento AA '/ AB atomicamente nítidos, formados em hBN de poucas camadas cultivadas por deposição de vapor químico. Caracterizado por uma linha de anéis hexagonais oblongos, este limite específico tem bandgap zero. Para confirmar este resultado, a pesquisa realizou diversas simulações e testes via microscopia eletrônica de transmissão, cálculos da teoria funcional da densidade, e simulações de dinâmica molecular ab initio.

    p "Um canal condutor atômico expande a faixa de aplicação do nitreto de boro infinitamente, e abre novas possibilidades para todos os hBN ou todos os dispositivos nanoeletrônicos 2-D, "aponta o autor correspondente Zonghoon Lee.


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