p Cristais monocamada, muitas vezes sendo referidos como cristais 2D ou materiais 2D, possuem a característica única de ter uma única camada de estrutura atômica regular. E quanto mais regular é a estrutura, maior será a qualidade do cristal. Em alguns casos, a estrutura atômica é repetida com perfeição, mas na maioria das vezes - como geralmente é o caso na natureza - existem algumas falhas. p Bissulfeto de molibdênio (MoS ₂ ), um cristal preto que se parece com grafite, é um exemplo de um cristal que tem essa estrutura em camadas na qual podem estar presentes defeitos. "Os átomos na monocamada MoS ₂ são organizados em três camadas, como um sanduíche - uma camada inferior de átomos de enxofre, e então uma camada de átomos de metal, e, finalmente, outra camada de átomos de enxofre, "diz Aleksandra Radenovic, o chefe do Laboratório de Biologia em Nanoescala da Escola de Engenharia da EPFL. "Mas às vezes, alguns átomos de enxofre estão faltando, o que leva a defeitos de vacância nos cristais. Esses defeitos também podem ser benéficos. Por exemplo, eles catalisam a reação de divisão da água para produzir hidrogênio ou servem como locais-alvo em detectores de biomoléculas. É por isso que estamos interessados ​​nesses defeitos, especialmente em seu comportamento em líquidos. "

p Radenovic, junto com o pós-doutorado Miao Zhang, Martina Lihter, ex-Ph.D. aluna, e colaboradores, estudou MoS ₂ amostras e desenvolveu um método para mapear esses tipos de defeitos em líquidos, levando a uma melhor compreensão das propriedades do material. Em microscopia eletrônica, que permite a visualização direta de defeitos com excelente resolução devido ao uso de feixe de elétrons de alta energia, ambiente de vácuo é necessário. "As medições no líquido ainda são desafiadoras, "diz Radenovic. Para poder visualizar os locais dos defeitos no líquido, A equipe da LBEN adaptou a modalidade de imagem de microscopia óptica denominada Point Accumulation in Nanoscale Topography, PINTAR. O trabalho foi recentemente publicado em ACS Nano .

p Lançando luz sobre os defeitos

p Porque a monocamada MoS ₂ o cristal tem apenas três camadas de átomos finos, é quase transparente, que permite aos cientistas observá-lo através de uma lamela de vidro fina em um microscópio invertido. “Colocamos nossa amostra em solução aquosa para estudar a atividade dos defeitos no meio líquido, "diz Lihter.

p Os cientistas então usaram sondas de tióis fluorescentes que se ligam especificamente às lacunas de enxofre. "Direcionando um feixe de laser na amostra, somos capazes de ver diretamente uma única sonda que vinculou a um defeito e localizar com precisão sua posição, "diz Zhang. Acontece que essa ligação é reversível sob certas condições. Ao criar imagens de tal ligação transitória aleatória em defeitos ao longo de um período de tempo, como uma reminiscência da estratégia PAINT, os cientistas foram capazes de identificar e contar os defeitos do cristal e quantificar suas imperfeições, tudo em uma escala relativamente grande. "Desta maneira, também pudemos observar como os defeitos interagiram com seu ambiente, "diz Zhang.

p Alterar as propriedades de um material

p As lacunas de enxofre têm como resultado a alteração das propriedades do material. MoS ₂ é um material semicondutor usado para fazer chips para dispositivos eletrônicos. Os experimentos conduzidos pela equipe de Radenovic visavam, portanto, não apenas mapear defeitos, mas também para estudar o comportamento do material para curar os defeitos. "Uma estrutura atômica irregular modifica a forma como os elétrons se movem dentro de um material e a mobilidade do portador do material, "diz Radenovic." Isso consequentemente altera suas propriedades. "

p Enquanto os cientistas se concentraram no MoS ₂ para este estudo, seu método é aplicável a outros materiais da mesma família (dichalcogeneto de metal de transição) que possuem uma estrutura atômica em sanduíche.