Da esquerda, o professor Yohannes Abate conversa com os alunos de graduação Marquez Howard e Neda Aghamiri sobre os equipamentos usados para imagens em nanoescala e espectroscopia em seu laboratório. Crédito:Andrew Davis Tucker / UGA, antes de março de 2020.
Quando pensamos sobre as ligações com o futuro - a transição global para a energia solar e eólica, realidade virtual tátil ou neurônios sintéticos - não faltam grandes ideias. São os materiais para executar as grandes ideias - a capacidade de fabricar as baterias de íon-lítio, optoeletrônica e células de combustível de hidrogênio - que ficam entre o conceito e a realidade.
Insira materiais bidimensionais, o último passo em inovação. Consistindo em uma única camada de átomos, materiais bidimensionais como grafeno e fosforeno exibem novas propriedades com potencial de longo alcance. Com a capacidade de serem combinados como blocos de Lego, esses materiais oferecem conexões para produtos futuros, incluindo novos meios de transmitir poder e pessoas, com transmissão de energia mais eficiente, e veículos movidos a energia solar e eólica nas estradas e no céu.
Um estudo liderado por pesquisadores da Universidade da Geórgia anuncia o uso bem-sucedido de uma nova técnica de nanoimagem que permitirá aos pesquisadores testar e identificar esses materiais de uma forma abrangente em nanoescala pela primeira vez. Agora, há uma maneira de experimentar novos materiais para nossas grandes ideias de, realmente, escala realmente pequena.
"Ciência fundamental - condutividade elétrica em pequena escala, emissão de luz, mudanças estruturais - acontecem em nanoescala, "disse Yohannes Abate, Susan Dasher e Charles Dasher MD Professora de Física no Franklin College of Arts and Sciences e principal autora do novo artigo. "Esta nova ferramenta nos permite visualizar tudo isso combinado com especificidade e resolução sem precedentes."
"Uma vez que não podemos ver átomos com métodos tradicionais, precisávamos inventar novas ferramentas para visualizá-los, ", disse ele. A técnica de imagem hiperespectral permite aos cientistas inspecionar propriedades elétricas, propriedades ópticas, e as propriedades mecânicas na escala fundamental de comprimento, simultaneamente.
Crédito:Universidade da Geórgia
A pesquisa de imagem hiperespectral é apoiada por doações da Força Aérea dos Estados Unidos e da National Science Foundation. Os pesquisadores criaram uma folha de um átomo de espessura de dois tipos de semicondutores costurados, semelhante à montagem de um Lego atômico, com propriedades não encontradas em materiais espessos tradicionais. Com cristais de um átomo de espessura, cada átomo é literalmente exposto na superfície, combinando propriedades atômicas que resultam em novas propriedades.
"No cerne da ciência dos materiais está a necessidade de compreender as propriedades fundamentais dos novos materiais, caso contrário, é impossível tirar proveito de suas propriedades únicas, "Abate disse." Esta técnica nos coloca um passo mais perto de sermos capazes de usar esses materiais para uma série de aplicações potenciais. "
Isso inclui várias formas de aplicativos eletrônicos ou de sistemas emissores de luz. Como verificar o efeito de mudanças muito pequenas na composição atômica, a condutividade e a resposta à luz de materiais com espessura de um único átomo simultaneamente tem sido o desafio até agora, Abate disse.
O físico ganhador do Prêmio Nobel Richard Feynman, que imaginou a nanotecnologia já na década de 1960, previu que, à medida que os cientistas se tornassem capazes de escolher e substituir certos tipos de átomos, eles seriam capazes de fabricar praticamente qualquer material imaginável.
"Mais de meio século depois, não estamos lá ainda, mas onde estamos, podemos visualizá-los, e nessa escala existem novos problemas que podem surgir e temos que entender essas propriedades como parte da compreensão das propriedades dos materiais em grande escala, antes que possamos usá-los, "Abate disse.
O artigo é publicado na revista ACS Nano .
