p As propriedades dos materiais são frequentemente definidas por imperfeições em sua estrutura atômica, especialmente quando o próprio material tem apenas um átomo de espessura, como o grafeno. Pesquisadores da Universidade de Viena desenvolveram agora um método para a criação controlada de tais imperfeições em grafeno em escalas de comprimento que se aproximam do mundo macroscópico. Esses resultados, confirmado por imagens de microscópio atomicamente resolvidas e publicado na revista Nano Letras , servem como um ponto de partida essencial para adaptar o grafeno para aplicações e para o desenvolvimento de novos materiais. p O grafeno consiste em átomos de carbono dispostos em um padrão semelhante a uma rede de galinhas. Este material de um átomo de espessura é famoso por suas muitas propriedades extraordinárias, como extrema resistência e notável capacidade de conduzir eletricidade. Desde sua descoberta, pesquisadores têm procurado maneiras de adaptar ainda mais o grafeno por meio da manipulação controlada de sua estrutura atômica. Contudo, até agora, tais modificações foram confirmadas apenas localmente, devido aos desafios em imagens de resolução atômica de grandes amostras e análise de grandes conjuntos de dados.

p Agora, uma equipe em torno de Jani Kotakoski na Universidade de Viena junto com a Nion Co. combinou uma configuração experimental construída em torno de um microscópio Nion UltraSTEM 100 de resolução atômica e novas abordagens para imagens e análise de dados por meio de aprendizado de máquina para trazer o controle do grafeno em escala atômica para tamanhos de amostra macroscópica. O procedimento experimental é mostrado na Figura 1.

p O experimento começa limpando o grafeno por meio de irradiação a laser, após o que é modificado de forma controlada usando irradiação de íon argônio de baixa energia. Depois de transferir a amostra para o microscópio sob vácuo, é visualizado em resolução atômica com um algoritmo automático. As imagens gravadas são passadas para uma rede neural que reconhece a estrutura atômica, fornecendo uma visão abrangente da alteração em escala atômica da amostra.

p "A chave para o experimento bem-sucedido foi a combinação de nossa configuração experimental exclusiva com os novos algoritmos de imagem automatizada e aprendizado de máquina, "diz Alberto Trentino, o principal autor do estudo. "Desenvolver todas as peças necessárias foi um verdadeiro esforço de equipe, e agora eles podem ser facilmente usados ​​para experimentos de acompanhamento, "ele continua. Na verdade, após esta modificação confirmada em escala atômica do grafeno em uma grande área, os pesquisadores já estão expandindo o método para empregar as imperfeições estruturais criadas para ancorar átomos de impureza à estrutura. "Estamos entusiasmados com a perspectiva de criar novos materiais projetados a partir do nível atômico, com base neste método, "Jani Kotakoski, o líder da equipe de pesquisa, conclui.