p Cientistas do Centro Skoltech para Ciência e Tecnologia de Energia (CEST) desenvolveram um método para modelar o comportamento de materiais 2D sob pressão. A pesquisa ajudará a criar sensores de pressão baseados em siliceno ou outros materiais 2D. O artigo foi publicado no ACS Nano Diário. p Siliceno, que é considerado o análogo de silício do grafeno, é um alótropo bidimensional de silício. Em seu estado normal, um silício em massa é um semicondutor com uma estrutura do tipo cristal de diamante. À medida que se afina em uma ou várias camadas, suas propriedades mudam dramaticamente. Contudo, ainda não foi possível estudar a mudança nas propriedades eletrônicas de materiais 2D em alta pressão.

p Cientistas da Rússia, Itália, os Estados Unidos, e a Bélgica desenvolveram um método de pesquisa teórica baseado na química quântica para estudar as propriedades eletrônicas de materiais 2D sob pressão usando siliceno como exemplo. Em contraste com o carbono, que é estável nos estados 3D e 2D, silicene é metaestável e fácil de interagir com o meio ambiente.

p "O silício é um semicondutor em seu estado bruto e um metal no estado 2D. As propriedades da monocamada e do siliceno multicamadas são amplamente estudadas teoricamente. O siliceno é corrugado em vez de plano devido às interações entre os átomos de silício vizinhos. Um aumento na pressão deve aplainar o siliceno e alterar suas propriedades, mas este efeito ainda não pode ser investigado experimentalmente, "explica o cientista pesquisador da Skoltech, Christian Tantardini.

p Na maioria dos casos, ferramentas experimentais usadas para aplicar pressão ao material ao longo do eixo normal ao seu plano produzem simultaneamente compressão nas direções no plano do material 2D. Assim, as medições resultantes dificilmente seriam precisas, então, agora, a modelagem parece ser a única abordagem plausível.

p "No nosso caso, uma nova abordagem teórica era a única solução. Como a pressão é aplicada apenas ao longo de uma direção, simulamos a compressão do nosso material e tentamos descobrir qual é o motivo das mudanças na estrutura eletrônica, arranjo de átomos de silício e sua hibridização sob diferentes pressões, e porque as camadas achatam, "O cientista pesquisador sênior da Skoltech, Alexander Kvashnin, comenta.

p A previsão precisa do comportamento do siliceno ou de outros materiais 2D sob pressão tornaria o siliceno um candidato promissor para sensores de pressão. Quando colocado dentro do sensor, o siliceno pode ajudar a determinar a pressão com base na resposta do material à compressão. Este tipo de sensor pode ser usado, por exemplo, em sondas de perfuração com alta necessidade de controle de pressão para aumentar a força de perfuração sem danificar o equipamento.

p "Usamos siliceno em nosso estudo de modelagem para testar o método, que também poderia funcionar para outros materiais 2D, incluindo os mais estáveis ​​que já são fabricados e usados ​​extensivamente, a pressão zero ", diz Xavier Gonze, professor visitante da Skoltech e professor da Université catholique de Louvain (UCLouvain) na Bélgica.