p Pesquisadores emblemáticos do Graphene na RWTH Aachen University, Alemanha e ONERA-CNRS, França, em colaboração com pesquisadores do Peter Grunberg Institute, Alemanha, a Universidade de Versalhes, França, e a Kansas State University, NÓS, relataram um avanço significativo no crescimento de nitreto de boro hexagonal monoisotópico à pressão atmosférica para a produção de cristais grandes e de altíssima qualidade. p O nitreto de boro hexagonal (hBN) é o herói anônimo dos dispositivos baseados em grafeno. Muito progresso durante a última década foi possibilitado pela percepção de que o grafeno 'ensanduichado' entre dois cristais de hBN pode melhorar significativamente a qualidade e o desempenho dos dispositivos resultantes. Essa descoberta abriu o caminho para uma série de desenvolvimentos empolgantes, incluindo as descobertas de efeitos exóticos, como supercondutividade de ângulo mágico e demonstrações de prova de conceito de sensores com sensibilidade incomparável.

p Até agora, os cristais de hBN mais usados ​​vieram do Instituto Nacional de Ciência de Materiais em Tsukuba, Japão. Esses cristais são cultivados usando um processo em altas temperaturas (acima de 1500 ° C) e pressões extremamente altas (acima de 40, 000 vezes a pressão atmosférica). "A contribuição pioneira dos pesquisadores japoneses Taniguchi e Watanabe para a pesquisa do grafeno é inestimável, "começa Christoph Stampfer da Graphene Flagship Partner RWTH Aachen University, Alemanha. "Eles fornecem hBN ultra-puro a centenas de laboratórios em todo o mundo gratuitamente. Sem a contribuição deles, muito do que estamos fazendo hoje não seria possível. "

p Contudo, este método de crescimento de hBN vem com algumas limitações. Entre eles está o pequeno tamanho do cristal, que é limitado a algumas centenas de μm, e a complexidade do processo de crescimento. Isso é adequado para pesquisa fundamental, mas além disso, um método com melhor escalabilidade é necessário. Agora, os pesquisadores da Graphene Flagship testaram cristais de hBN cultivados com uma nova metodologia que funciona na pressão atmosférica, desenvolvido por uma equipe de pesquisadores liderada por James Edgar na Kansas State University, NÓS. Esta nova abordagem mostra uma grande promessa para pesquisa e produção mais exigentes.

p "Fiquei muito animado quando Edgar propôs que testássemos a qualidade de seu hBN, "diz Stampfer." Seu método de crescimento pode ser adequado para produção em larga escala. "O método para o crescimento de hBN à pressão atmosférica é de fato muito mais simples e barato do que as alternativas anteriores e permite que a concentração isotópica seja controlada.

p "Os cristais de hBN que recebemos foram os maiores que já vi, e todos foram baseados em boro-10 ou boro-11 isotopicamente puro ", diz Jens Sonntag, um estudante de graduação na Graphene Flagship Partner RWTH Aachen University. Sonntag testou a qualidade dos flocos primeiro usando espectroscopia Raman confocal. Além disso, Parceiros emblemáticos do Graphene no ONERA-CNRS, França, liderado por Annick Loiseau, realizaram medições de luminescência avançadas. Ambas as medições indicaram alta pureza isotópica e alta qualidade de cristal.

p Contudo, a evidência mais forte para a alta qualidade de hBN veio de medições de transporte realizadas em dispositivos contendo grafeno imprensado entre hBN monoisotópico. Eles mostraram desempenho equivalente a um dispositivo de última geração baseado em hBN do Japão, com melhor desempenho em algumas áreas.

p "Esta é uma indicação clara da qualidade extremamente alta desses cristais de hBN, "diz Stampfer." Esta é uma ótima notícia para toda a comunidade do grafeno, porque mostra que é, em princípio, possível produzir hBN de alta qualidade em grande escala, trazendo-nos um passo mais perto de aplicações reais baseadas em eletrônica de grafeno e optoeletrônica de alto desempenho. Além disso, a possibilidade de controlar a concentração isotópica dos cristais abre portas para experimentos que antes não eram possíveis ”.

p Mar García-Hernández, Líder do Pacote de Trabalho para Materiais de Capacitação, acrescenta:"Grafeno autônomo, sendo o material mais fino conhecido, exibe uma grande área de superfície e, Portanto, é extremamente sensível ao ambiente circundante, que, por sua vez, resulta na degradação substancial de suas propriedades excepcionais. Contudo, há uma estratégia clara para evitar esses efeitos deletérios:encapsular o grafeno entre duas camadas protetoras. "

p García-Hernández continua:"Quando o grafeno é encapsulado por hBN, ele revela suas propriedades intrínsecas. Isso torna o hBN um material essencial para integrar o grafeno às tecnologias atuais e demonstra a importância de criar novas rotas sintéticas escalonáveis ​​para a produção de hBN em grande escala. Este trabalho não apenas fornece um caminho novo e mais simples para produzir cristais de hBN de alta qualidade em grande escala, mas também permite a produção de material monoisotópico, que reduz ainda mais a degradação do grafeno quando encapsulado por duas camadas. "

p Andrea C. Ferrari, Diretor de Ciência e Tecnologia da Nave Grafeno e Presidente de seu Painel de Gestão, acrescenta:"Este é um bom exemplo de colaboração entre a UE e os EUA, que promovemos por meio de vários workshops bilaterais. O desenvolvimento de abordagens alternativas para produzir cristais de hBN de alta qualidade é crucial para nos permitir explorar as propriedades finais do grafeno em aplicações optoeletrônicas. Além disso, este trabalho levará a um progresso significativo na pesquisa fundamental. "