Em 1884, Edwin Abbott escreveu o romance Flatland:A Romance in Many Dimensions como uma sátira da hierarquia vitoriana. Ele imaginou um mundo que existia apenas em duas dimensões, onde os seres são figuras geométricas 2D. A física desse mundo é um pouco semelhante à dos materiais 2D modernos, tais como grafeno e dichalcogenetos de metais de transição, que incluem dissulfeto de tungstênio (WS ₂ ), disseleneto de tungstênio (WSe ₂ ), dissulfeto de molibdênio (MoS ₂ ) e disseleneto de molibdênio (MoSe ₂ )

Os materiais 2D modernos consistem em camadas de um único átomo, onde os elétrons podem se mover em duas dimensões, mas seu movimento na terceira dimensão é restrito. Devido a este 'aperto', Os materiais 2D têm propriedades ópticas e eletrônicas aprimoradas que mostram uma grande promessa como a próxima geração, dispositivos ultrafinos nas áreas de energia, comunicações, imagem e computação quântica, entre outros.

Tipicamente, para todos esses aplicativos, os materiais 2D são concebidos em arranjos planos. Infelizmente, Contudo, a resistência desses materiais também é sua maior fraqueza - eles são extremamente finos. Isso significa que quando eles estão iluminados, a luz pode interagir com eles apenas em uma espessura minúscula, o que limita a sua utilidade. Para superar essa lacuna, os pesquisadores estão começando a procurar novas maneiras de dobrar os materiais 2D em formas 3D complexas.

Em nosso universo 3D, Os materiais 2D podem ser dispostos uns sobre os outros. Para estender a metáfora de Flatland, tal arranjo representaria literalmente mundos paralelos habitados por pessoas que estão destinadas a nunca se encontrar.

Agora, cientistas do Departamento de Física da Universidade de Bath, no Reino Unido, encontraram uma maneira de organizar folhas 2D de WS ₂ (previamente criado em seu laboratório) em uma configuração 3D, resultando em uma paisagem de energia que é fortemente modificada quando comparada com a do WS plano ₂ lençóis. Este arranjo 3D específico é conhecido como uma 'nanomesh':uma rede de teias de densamente compactada, pilhas distribuídas aleatoriamente, contendo WS torcido e / ou fundido ₂ lençóis.

Modificações desse tipo em Flatland permitiriam que as pessoas entrassem nos mundos umas das outras. "Não pretendíamos afligir os habitantes de Flatland, "disse o professor Ventsislav Valev, que liderou a pesquisa, "Mas, por causa dos muitos defeitos que nanoengenhariamos nos materiais 2D, esses habitantes hipotéticos achariam seu mundo realmente muito estranho.

"Primeiro, nossas folhas WS2 têm dimensões finitas com bordas irregulares, então seu mundo teria um fim de formato estranho. Também, alguns dos átomos de enxofre foram substituídos por oxigênio, o que pareceria errado para qualquer habitante. Mais importante, nossos lençóis se cruzam e se fundem, e até mesmo torcer um em cima do outro, que modifica a paisagem energética dos materiais. Para os Flatlanders, tal efeito pareceria como se as leis do universo tivessem mudado repentinamente em toda a sua paisagem. "

Dra. Adelina Ilie, que desenvolveu o novo material junto com seu ex-Ph.D. estudante e pós-doutor Zichen Liu, disse:"A paisagem de energia modificada é um ponto-chave para nosso estudo. É a prova de que a montagem de materiais 2D em um arranjo 3D não resulta apenas em materiais 2D mais 'espessos' - ela produz materiais inteiramente novos. Nossa nanomesh é tecnologicamente simples de produzir , e oferece propriedades de material ajustáveis ​​para atender às demandas de aplicações futuras. "

O professor Valev acrescentou:"A nanomesh tem propriedades ópticas não lineares muito fortes - ela converte com eficiência uma cor de laser em outra em uma ampla paleta de cores. Nosso próximo objetivo é usá-la em guias de onda de Si para desenvolver comunicações ópticas quânticas."

Ph.D. estudante Alexander Murphy, também envolvido na pesquisa, disse:"A fim de revelar a paisagem de energia modificada, planejamos novos métodos de caracterização e estou ansioso para aplicá-los a outros materiais. Quem sabe o que mais poderíamos descobrir? "