Cientistas de materiais agora podem embaralhar compostos em camadas, muito parecido com a combinação de dois baralhos de cartas diferentes. A tecnica, descoberto recentemente por uma equipe de pesquisadores do Laboratório Ames do Departamento de Energia dos EUA, está levando ao desenvolvimento de novos materiais com propriedades incomuns de transporte de elétrons que têm aplicações potenciais em tecnologias quânticas de próxima geração.

A técnica descoberta mostrou outra aplicação inesperada e promissora no design de novos materiais. A abordagem de "remodelagem" pode gerar heteroestruturas tridimensionais (3D) termicamente estáveis ​​a partir de dichalcogenetos de metais de transição em camadas (TMDCs). Estes são materiais de van der Waals compostos de nanocamadas de metal imprensadas entre duas outras camadas de calcogênios - enxofre, selênio, ou telúrio. Semelhante ao grafite, esses compostos podem ser esfoliados em camadas 2D, que exibem propriedades únicas de transporte de elétrons e fenômenos quânticos.

"Os TMDCs são muito intrigantes para os pesquisadores como uma possibilidade para aplicações em energia renovável, catálise e optoeletrônica, para citar apenas alguns, "disse o líder do projeto, Viktor Balema, um Cientista Sênior nas Divisões de Ciências e Engenharia de Materiais no Laboratório Ames. "Nosso objetivo em pesquisa tem sido o desenvolvimento de métodos de remontagem para esses materiais em camadas, que não são apenas eficientes, mas também escalável e econômico na produção. "

Os pesquisadores do Laboratório Ames tiveram sucesso em superar um dos maiores desafios de compor esses materiais em camadas - a dificuldade de ensanduichar atomicamente diferentes, incomensurável, materiais - por meio do uso de mecanoquímica facilitada pelo moinho de bolas.

"Agora, demonstramos que podemos projetar mecanicamente novas heteroestruturas em camadas, controlar sua composição e ajustar suas propriedades, "disse Ihor Hlova, um cientista nas Divisões de Ciências e Engenharia de Materiais do Laboratório Ames. "Isso abre um caminho para uma variedade de combinações diferentes - as possibilidades são basicamente ilimitadas."

Até aqui, esta abordagem provou funcionar em vários grupos muito diferentes de compostos e continua a surpreender os cientistas com novas descobertas. Os materiais preparados usando a técnica de "rearranjo de camadas" da equipe já mostraram uma ampla gama de propriedades de transporte de elétrons que vão desde a semicondutividade até a condutividade metálica. dependendo dos blocos de construção envolvidos.

A pesquisa é ainda discutida no artigo "Dichalcogenetos de metais de transição incomensuráveis ​​via rearranjo mecânico-químico de precursores binários, " publicado em Avanços em nanoescala .