p Ninguém consegue disparar uma bala numa banana de forma que a casca seja perfurada, mas a banana permanece intacta. Contudo, no nível das camadas atômicas individuais, pesquisadores da TU Wien (Viena) agora alcançaram tal façanha - eles desenvolveram um método de nanoestruturação com o qual certas camadas de material podem ser perfuradas com extrema precisão e outras deixadas completamente intactas, mesmo que o projétil penetre todas as camadas. Isso é possível com a ajuda de íons altamente carregados. Eles podem ser usados ​​para processar seletivamente as superfícies de novos sistemas de materiais 2-D, por exemplo, para ancorar certos metais neles, que podem então servir como catalisadores. O novo método já foi publicado na revista ACS Nano . p Novos materiais de camadas ultrafinas

p Os materiais compostos por várias camadas ultrafinas são considerados um novo e estimulante campo de pesquisa de materiais. O grafeno material de alto desempenho, que consiste em apenas uma única camada de átomos de carbono, tem sido usado em muitos novos materiais de filme fino com novas propriedades promissoras.

p "Nós investigamos uma combinação de grafeno e dissulfeto de molibdênio. As duas camadas de material são colocadas em contato e aderem uma à outra por forças fracas de van der Waals, "diz a Dra. Janine Schwestka do Instituto de Física Aplicada da TU WIen e primeira autora da publicação atual." O grafeno é um excelente condutor, dissulfeto de molibdênio é um semicondutor, e a combinação pode ser interessante para a produção de novos tipos de dispositivos de armazenamento de dados. "

p Para certos aplicativos, Contudo, a geometria do material precisa ser processada especificamente em uma escala de nanômetros, por exemplo, para alterar as propriedades químicas adicionando tipos adicionais de átomos ou para controlar as propriedades ópticas da superfície. "Existem diferentes métodos para isso, "explica Janine Schwestka." Você pode modificar as superfícies com um feixe de elétrons ou com um feixe de íons convencional. Com um sistema de duas camadas, Contudo, sempre há o problema de que o feixe afeta ambas as camadas ao mesmo tempo, mesmo que apenas um deles deva ser modificado.

p Dois tipos de energia.

p Quando um feixe de íons é usado para tratar uma superfície, geralmente é a força do impacto dos íons que afeta o material. Na TU Wien, Contudo, íons relativamente lentos são usados, que são multiplicados. "Duas formas diferentes de energia devem ser distinguidas aqui, "explica o Prof. Richard Wilhelm." Por um lado, existe a energia cinética, que depende da velocidade com que os íons impactam na superfície. Por outro lado, existe a energia potencial, que é determinado pela carga elétrica dos íons. Com feixes de íons convencionais, a energia cinética desempenha um papel decisivo, mas para nós, a energia potencial é particularmente importante. "

p Há uma diferença importante entre essas duas formas de energia:enquanto a energia cinética é liberada em ambas as camadas de material ao penetrar no sistema de camadas, a energia potencial pode ser distribuída de forma muito desigual entre as camadas:"O dissulfeto de molibdênio reage muito fortemente aos íons altamente carregados, "diz Richard Wilhelm." Um único íon que chega a esta camada pode remover dezenas ou centenas de átomos da camada. O que resta é um buraco, que pode ser visto claramente ao microscópio eletrônico. "A camada de grafeno, por outro lado, que o projétil atinge imediatamente depois, permanece intacta:a maior parte da energia potencial já foi liberada.

p O mesmo experimento também pode ser revertido, de modo que o íon altamente carregado atinge primeiro o grafeno e só então a camada de dissulfeto de molibdênio. Nesse caso, ambas as camadas permanecem intactas:o grafeno fornece ao íon os elétrons necessários para neutralizá-lo eletricamente em uma minúscula fração de segundo. A mobilidade dos elétrons no grafeno é tão alta que o ponto de impacto também "esfria" imediatamente. O íon atravessa a camada de grafeno sem deixar rastros permanentes. Depois, não pode mais causar muitos danos na camada de dissulfeto de molibdênio.

p "Isso nos fornece agora um novo método maravilhoso para manipular superfícies de maneira direcionada, "diz Richard Wilhelm." Podemos adicionar nanoporos às superfícies sem danificar o material do substrato. Isso nos permite criar estruturas geométricas que antes eram impossíveis. "Desta forma, é possível criar "máscaras" de dissulfeto de molibdênio perfurado exatamente como desejado, em que certos átomos de metal são então depositados. Isso abre possibilidades completamente novas para controlar o produto químico, propriedades eletrônicas e ópticas da superfície.