p Os pesquisadores da National University of Singapore (NUS) criaram uma biblioteca totalmente nova de materiais bidimensionais (2-D) atomicamente finos, batizado de "ic-2-D, "para denotar uma classe de materiais com base na auto-intercalação de átomos nativos na lacuna entre as camadas de cristais. p Os materiais bidimensionais (2-D) atomicamente finos oferecem uma plataforma excelente para explorar uma ampla gama de propriedades intrigantes em sistemas 2-D confinados. Contudo, o ajuste da composição de dichalcogenetos de metais de transição para fazer novos materiais diferentes dos compostos binários ou ternários padrão é um desafio. No passado, teóricos tentaram prever novas propriedades com base na combinação de átomos em uma estrutura cristalina, onde átomos de metal e calcogênio ficam em locais ligados covalentemente dentro do bloco de construção básico (célula unitária). Contudo, suas teorias não abordavam a situação em que o mesmo átomo de metal fica entre duas células unitárias (preenchendo a lacuna de van der Waals).

p Agora, equipes de pesquisa lideradas pelo Prof Kian Ping LOH do Departamento de Química, Faculdade de Ciência, NUS e colaborador Prof Stephen J. PENNYCOOK do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais, Faculdade de Engenharia, NUS, sintetizaram e caracterizaram pela primeira vez, um atlas de materiais ic-2-D atomicamente finos em escala de wafer com base na inserção dos mesmos átomos de metal entre a lacuna de van der Waals de dichalcogenetos de metais de transição.

p Ao observar o crescimento sob condições em que os átomos de metal estão em excesso dos calcogênios (por exemplo, Enxofre (S), selênio (Se), Telúrio (Te)), mais de 10 tipos diferentes de materiais ic-2-D foram descobertos experimentalmente pela equipe. Mais empolgante, ferromagnetismo foi detectado em algumas fases. Além disso, cálculos teóricos de alto rendimento mostram que o método de auto-intercalação é aplicável a uma grande classe de materiais em camadas 2-D. Isso significa que há uma nova biblioteca de materiais ic-2-D esperando para ser descoberta.

p Prof Loh disse, "Este novo método para projetar a composição de uma ampla classe de dichalcogenetos de metais de transição, oferece uma abordagem poderosa para transformar materiais 2-D em camadas em ultrafinos, Cristais ic-2-D ligados covalentemente com propriedades ferromagnéticas. O princípio principal é a aplicação de átomos de metal com alto potencial químico para fornecer a força motriz para a intercalação durante o crescimento. Espera-se que esta técnica seja compatível com a maioria dos métodos de crescimento de materiais. "

p "Se unirmos duas camadas de dichalcogeneto de metal de transição um pouco separadas, podemos ver os sítios de calcogênio com ranhuras como um porta-ovo. Outra camada de átomos de metal pode ocupar as fendas da mesma forma que podemos organizar os ovos no porta-ovos. Esta é a magia dos materiais ic-2-D, "acrescentou o Prof Pennycook.

p Dr. ZHAO Xiaoxu, o primeiro autor do artigo, descobriram e revelaram atomicamente esses novos materiais usando microscopia eletrônica de transmissão de varredura de resolução atômica, e descobriram que átomos de metal intercalados ocupam consistentemente as lacunas octaédricas dentro da lacuna de van der Waals, resultando em padrões topográficos distintos, dependendo das concentrações de intercalação. Devido à topologia única, o ferromagnetismo pode ser induzido pelo mecanismo de dupla troca, desencadeada pela transferência de carga do metal intercalado para o metal puro.

p O Prof Loh comentou, “Com versatilidade no controle de composição, mostramos que é possível ajustar, em uma classe de materiais, propriedades que podem variar de ferromagnética a não ferromagnética, e malhas de Kagome com frustração de spin. Esta descoberta apresenta uma rica paisagem de materiais 2-D ultrafinos que aguardam a descoberta de novas propriedades. "

p Próximo, as equipes planejam incorporar esta nova biblioteca de materiais em dispositivos de memória, para aplicações práticas, e intercalar átomos estranhos na lacuna de van der Waals e explorar novos materiais ic-2-D funcionalizados.