p Uma plataforma de materiais atomicamente finos desenvolvida por pesquisadores da Penn State em conjunto com Lawrence Berkeley National Lab e Oak Ridge National Lab abrirá uma ampla gama de novas aplicações em sensoriamento biomolecular, fenômenos quânticos, catálise e óptica não linear. p "Nós alavancamos nossa compreensão de um tipo especial de grafeno, apelidado de grafeno epitaxial, para estabilizar formas únicas de metais atomicamente finos, "disse Natalie Briggs, um candidato a doutorado e co-autor principal em um artigo na revista Materiais da Natureza . "Interessantemente, esses metais atomicamente finos se estabilizam em estruturas que são completamente diferentes de suas versões em massa, e, portanto, têm propriedades muito interessantes em comparação com o que é esperado em metais a granel. "

p Tradicionalmente, quando os metais são expostos ao ar, eles rapidamente começam a se oxidar - ferrugem. Em apenas um segundo, as superfícies metálicas podem formar uma camada de ferrugem que destruiria as propriedades metálicas. No caso de um metal 2-D, esta seria a camada inteira. Se você fosse combinar um metal com outros materiais 2-D por meio de processos de síntese tradicionais, as reações químicas durante a síntese arruinariam as propriedades do metal e do material em camadas. Para evitar essas reações, a equipe explorou um método que automaticamente cobre o metal 2-D com uma única camada de grafeno enquanto cria o metal 2-D.

p Os pesquisadores começam com carboneto de silício, que aquece até uma temperatura elevada. O silício sai da superfície, e o carbono remanescente se reconstrói em grafeno epitaxial. Mais importante, a interface de grafeno / carboneto de silício é apenas parcialmente estável e é prontamente passivada por quase qualquer elemento, se o elemento tem acesso a esta interface.

p A equipe fornece esse acesso fazendo buracos no grafeno com um plasma de oxigênio, e então eles evaporam pós de metal puro na superfície em altas temperaturas. Os átomos de metal migram através dos orifícios no grafeno para a interface grafeno / carboneto de silício, criando uma estrutura em sanduíche de carboneto de silício, metal e grafeno. O processo para criar os metais 2-D é chamado de heteroepitaxia de confinamento, ou CHet.

p "Chamamos de CHet por causa da natureza confinada do metal, e o fato de que é epitaxial - todos os átomos se alinham - ao carboneto de silício, um aspecto importante para as propriedades exclusivas que vemos nesses sistemas, "observou Joshua Robinson, autor sênior e professor associado de ciência e engenharia de materiais, Estado de Penn.

p "Nesse artigo, o foco está nas propriedades fundamentais dos metais que permitirão um novo conjunto de tópicos de pesquisa, "disse Robinson." Isso mostra que somos capazes de desenvolver novos sistemas de materiais 2-D que são aplicáveis ​​em uma variedade de tópicos importantes, como o quântico, onde o grafeno é um elo chave que nos permite pensar sobre a combinação de materiais muito diferentes que normalmente não poderiam ser combinados para formar a base para qubits supercondutores ou fotônicos. "

p Os próximos passos em seus estudos envolverão provar o supercondutor, de detecção, propriedades ópticas e catalíticas desses materiais em camadas. Além de criar metais 2-D exclusivos, a equipe está continuando a explorar novos materiais semicondutores 2-D com CHet que seriam de interesse para a indústria eletrônica em eletrônicos futuros além do silício.

p Outros autores da Penn State incluem o ex-aluno de doutorado do grupo Robinson e o co-autor principal Brian Bersch, estudante de doutorado Yuanxi Wang, e os professores Cui-Zu Chang, Jun Zhu, Adri van Duin e Vincent Crespi.

p o Materiais da Natureza o papel é "Metais Atomicamente Fino de Half-van der Waals via Confinement Heteroepitaxy."