p Os cientistas da Skoltech modelaram o comportamento das nanobolhas que aparecem nas heteroestruturas de van der Waals e o comportamento das substâncias presas dentro das bolhas. No futuro, o novo modelo ajudará a obter equações de estado para substâncias em nano-volumes, abrindo novas oportunidades para a extração de hidrocarbonetos de rochas com grandes quantidades de micro e nanoporos. Os resultados do estudo foram publicados no Journal of Chemical Physics . p As nanoestruturas de van der Waals são muito promissoras para o estudo de amostras menores com volumes de 1 mícron cúbico a vários nanômetros cúbicos. Essas camadas atomicamente finas de materiais bidimensionais, como o grafeno, nitreto de boro hexagonal (hBN) e dichalcogenetos de metais de transição, são mantidos juntos apenas pela interação fraca de van der Waals. A inserção de uma amostra entre as camadas separa as camadas superior e inferior, fazendo com que a camada superior se eleve para formar uma nano-bolha. A estrutura resultante ficará então disponível para microscopia eletrônica de transmissão e força atômica, fornecendo uma visão sobre a estrutura da substância dentro da bolha.

p As propriedades exibidas pelas substâncias dentro das nanobolhas de van der Waals são bastante incomuns. Por exemplo, água presa dentro de uma nanobolha exibe uma diminuição de dez vezes em sua constante dielétrica e grava a superfície do diamante, algo que nunca faria em condições normais. Argônio, que normalmente existe na forma líquida quando em grandes quantidades, pode se tornar sólido na mesma pressão se preso dentro de nanobolhas muito pequenas com um raio de menos de 50 nanômetros.

p Cientistas liderados pelo professor Iskander Akhatov do Skoltech Center for Design, Manufacturing and Materials (CDMM) construiu um modelo numérico universal de uma nanobolha que ajuda a prever a forma da bolha sob certas condições termodinâmicas e a descrever a estrutura molecular da substância presa dentro dela.

p "Em um sentido prático, as bolhas nas estruturas de van der Waals são frequentemente consideradas falhas das quais os pesquisadores estão ansiosos para se livrar. Contudo, do ponto de vista de straintronics, as bolhas criam tensão, e seu efeito na estrutura eletrônica pode ser usado para criar dispositivos práticos, como transistores, elementos lógicos e ROM, "Petr Zhilyaev, um cientista pesquisador sênior da Skoltech, disse.

p "Em nosso estudo recente, criamos um modelo que descreve uma forma específica que as nanobolhas planas assumem apenas na faixa de dimensão do subnanômetro. Descobrimos que o tamanho vertical dessas nanoestruturas pode assumir apenas valores discretos divisíveis pelo tamanho das moléculas presas. Além disso, o modelo permite alterar o tamanho das nanobolhas, controlando a temperatura do sistema e os parâmetros físico-químicos dos materiais, "disse o pesquisador sênior Timur Aslyamov.