p Cientistas da Rice University estenderam sua técnica para produzir grafeno em um flash para adaptar as propriedades de outros materiais 2-D. p Os laboratórios do químico James Tour e do teórico de materiais Boris Yakobson relataram no American Chemical Society's ACS Nano eles têm "flashed" com sucesso grandes quantidades de dichalcogenetos 2-D, mudando-os de semicondutores para metálicos.

p Esses materiais são valiosos para a eletrônica, catálise e como lubrificantes, entre outras aplicações.

p O processo emprega aquecimento Joule flash - usando uma carga elétrica para aumentar drasticamente a temperatura do material - para converter dissulfeto de molibdênio semicondutor e dissulfeto de tungstênio. A duração do pulso e os aditivos selecionados também podem controlar as propriedades dos produtos agora metálicos.

p "Este processo rápido nos permite fazer uma classe totalmente nova de materiais de alto valor em grande escala e sem o uso de solventes ou água, "Tour disse.

p Os dichalcogenetos bidimensionais se parecem com o grafeno hexagonal visto de cima, mas vê-los de um ângulo revela uma estrutura semelhante a um sanduíche. No dissulfeto de molibdênio, por exemplo, um único plano de átomos de molibdênio fica entre semelhantes, mas deslocado, aviões de enxofre.

p Fazer cada material em sua fase metálica (conhecida como 1T) anteriormente exigia processos muito mais complexos, de acordo com os pesquisadores. Mesmo assim, os produtos eram conhecidos por serem instáveis ​​em condições ambientais. O aquecimento do Flash Joule parece resolver esse problema, produzindo dichalcogenetos metaestáveis ​​em um milésimo de segundo.

p Em pó, dichalcogenetos disponíveis comercialmente misturados com negro de fumo ou pó de tungstênio para aumentar sua condutividade foram colocados em um tubo de cerâmica tampado com eletrodos e relampejado com mais de 1, 350 amperes de potência por uma fração de segundo, em seguida, resfriou rapidamente. Com o tubo sob vácuo, gases estranhos foram ventilados, deixando principalmente metais puros para serem colhidos.

p De acordo com os cálculos da equipe Yakobson, a grande entrada de energia força defeitos estruturais a aparecerem nas redes cristalinas dos materiais, adicionar cargas negativas que tornam 1T a fase termodinamicamente preferida.

p "É uma encarnação interessante e rápida do princípio de Le Chatelier:Sob tensão, o material muda para uma fase 1T mais condutora, para neutralizar / reduzir os campos elétricos aplicados, "disse a co-autora Ksenia Bets, pesquisador do grupo Yakobson. "Nossos cálculos detalhados revelam que o caminho cinético é indireto:o enxofre sublimado cria uma estrutura rica em vazio que energeticamente prefere uma estrutura 1T."

p O fato de que as condições e aditivos podem influenciar o produto final deve levar a um estudo sistemático sobre as possíveis variações, Tour disse.

p O estudante de graduação de Rice, Weiyin Chen, é o autor principal do artigo. Outros co-autores são os alunos de pós-graduação da Rice Zhe Wang, Emily McHugh, Wala Algozeeb e Jinhang Chen; os pesquisadores de pós-doutorado Duy Xuan Luong e Bing Deng; ex-alunos Muqing Ren e Michael Stanford; professor assistente de pesquisa Hua Guo; o cientista pesquisador Guanhui Gao; e os alunos de graduação John Tianci Li e William Carsten.

p Tour é o T.T. e W.F. Chao Chair em Química, bem como professor de ciência da computação e ciência dos materiais e nanoengenharia. Yakobson é o professor Karl F. Hasselmann de Ciência dos Materiais e NanoEngenharia e professor de química.