p A esfoliação do grafite em camadas de grafeno inspirou a investigação de milhares de materiais estratificados:entre eles, os dichalcogenetos de metais de transição (TMDs). Esses semicondutores podem ser usados ​​para fazer tintas condutoras para fabricar dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos impressos. Contudo, defeitos em sua estrutura podem prejudicar seu desempenho. Agora, Os pesquisadores do Graphene Flagship superaram esses obstáculos introduzindo 'pontes moleculares, 'pequenas moléculas que interconectam os flocos TMD, aumentando assim a condutividade e o desempenho geral. p Os resultados, publicado em Nature Nanotechnology, vêm de uma colaboração multidisciplinar entre os parceiros da Graphene Flagship da Universidade de Estrasburgo e do CNRS, França, AMBER e Trinity College Dublin, Irlanda, e Cambridge Graphene Center, Universidade de Cambridge, REINO UNIDO. As pontes moleculares empregadas aumentam a mobilidade do portador - um parâmetro físico relacionado à condutividade elétrica - dez vezes.

p As tintas TMD são usadas em muitos campos, desde eletrônica e sensores até catálise e biomedicina. Eles geralmente são fabricados com esfoliação em fase líquida, uma técnica desenvolvida pelo Graphene Flagship que permite a produção em massa de grafeno e materiais em camadas. Mas, embora essa tecnologia produza grandes volumes de produto, tem algumas limitações. O processo de esfoliação pode criar defeitos que afetam o desempenho do material em camadas, particularmente quando se trata de conduzir eletricidade.

p Inspirada pela eletrônica orgânica - o campo por trás de tecnologias de sucesso, como diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs) e células solares de baixo custo - a equipe do Graphene Flagship encontrou uma solução:pontes moleculares. Com essas estruturas químicas, os pesquisadores conseguiram matar dois coelhos com uma cajadada só. Primeiro, eles conectaram flocos TMD uns aos outros, criando uma rede que facilita o transporte de carga e condutividade. As pontes moleculares dobram como paredes, curando os defeitos químicos nas bordas dos flocos e eliminando lacunas elétricas que, de outra forma, promoveriam a perda de energia.

p Além disso, as pontes moleculares fornecem aos pesquisadores uma nova ferramenta para personalizar a condutividade das tintas TMD sob demanda. Se a ponte for uma molécula conjugada - uma estrutura com ligações duplas ou anéis aromáticos - a mobilidade do portador é maior do que quando se usa moléculas saturadas, como hidrocarbonetos. "A estrutura da ponte molecular desempenha um papel fundamental, "explica Paolo Samorì, do parceiro Graphene Flagship da Universidade de Estrasburgo, França, quem conduziu o estudo. "Usamos moléculas chamadas di-tióis, que você pode comprar prontamente no catálogo de qualquer fornecedor de produtos químicos, "acrescenta. A diversidade estrutural disponível abre um mundo de possibilidades para regular a condutividade, adaptando-o a cada aplicação específica. "As pontes moleculares nos ajudarão a integrar muitas novas funções em dispositivos baseados em TMD, "continua Samorì." Essas tintas podem ser impressas em qualquer superfície, como plástico, tecido ou papel, permitindo uma grande variedade de novos circuitos e sensores para eletrônicos flexíveis e vestíveis. "

p Maria Smolander, Líder de pacote de trabalho emblemático de grafeno para eletrônicos flexíveis, acrescenta:"Este trabalho é de grande importância como uma etapa crucial para a plena exploração de métodos de fabricação baseados em solução, como impressão em eletrônica flexível. O uso de pontes ligadas covalentemente melhora as propriedades estruturais e elétricas das camadas finas com base em TMD flocos. "

p Andrea C. Ferrari, Diretor de Ciência e Tecnologia da Nave Grafeno e Presidente de seu Painel de Gestão, acrescenta:"O Graphene Flagship foi pioneiro na esfoliação em fase líquida e na impressão a jato de tinta de grafeno e materiais em camadas. Essas técnicas podem produzir e lidar com grandes volumes de materiais. Este papel é um passo fundamental para disponibilizar materiais semicondutores em camadas para impressão, eletrônicos flexíveis e vestíveis, e mais uma vez impulsiona o estado da arte. "