Painel superior:Transformação de epitaxial-siliceno em ZrB2 de estrutura de domínio para domínio único. Os rótulos a, b, ced representam quatro mudanças diferentes da rede de siliceno resultantes da presença dos deslocamentos. Átomos de silício nos domínios, limites e no topo de Zr são azuis, amarelo e vermelho, respectivamente. Os átomos de Zr superiores são coloridos em cinza. Os átomos de Zr cinza escuro são usados para visualizar as mudanças dos domínios visualizados pelas posições dos átomos vermelhos. Eles correspondem às posições dos átomos de Si vermelhos para um domínio único a. As linhas verdes comparam as posições dos átomos de Si antes e depois da fusão de quatro domínios sucessivos em um único domínio a por meio da reação de 4 deslocamentos. Uma fileira de átomos de Si (coloridos em rosa) pode então ser incorporada na lacuna resultante. Painel inferior:imagens STM mostrando o caminho encontrado pela natureza para resolver esse quebra-cabeça atomístico. Crédito:Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia do Japão
Podemos imaginar que os cristais são estruturas perfeitas, mas eles são, na verdade, frequentemente atormentado por "defeitos". Suficientemente curioso, tais defeitos freqüentemente aparecem devido a átomos em reorganização para diminuir a energia do sistema e atingir estabilidade.
"Os deslocamentos podem afetar fortemente as propriedades físicas e químicas de um cristal. Além disso, eles podem sofrer "reações" quando, por exemplo, uma tensão é aplicada ao cristal ou átomos são adicionados à sua superfície. Estudar como os deslocamentos reagem pode, Portanto, fornecem insights cruciais sobre como curar esses defeitos de cristal. Siliceno em diboreto de zircônio (ZrB 2 ) fornece uma bancada de teste perfeita para isso.
Esta forma bidimensional de silício apresenta uma série de deslocamentos que desaparecem quando poucos átomos de Si são depositados em cima dele. Esta transformação, que suprime o alto custo de energia causado pela presença de átomos de Si ilimitados na superfície, requer a reação de quatro deslocamentos para criar o espaço necessário para acomodar os átomos depositados na folha de siliceno. Como isso precisa do movimento de um grande número de átomos e para superar a interação repulsiva entre os deslocamentos, esta transformação parecia muito improvável à primeira vista:é um verdadeiro enigma atomístico que deve ser resolvido para integrar os átomos depositados, "diz o palestrante sênior Antoine Fleurence, do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia do Japão (JAIST), Japão, que trabalha com materiais 2D.
Em um novo estudo publicado na 2D Materials, Dr. Fleurence e seu colega, Prof. Yukiko Yamada-Takamura de JAIST, monitorou usando microscopia de tunelamento de varredura (STM) a evolução dos deslocamentos em uma folha de siliceno em tempo real após o depósito de átomos de silício (Si) sobre ela.
Através deste monitoramento em tempo real, o truque usado pela natureza para integrar os átomos de Si depositados e obter uma folha de siliceno livre de deslocamento pode ser determinado:a folha de siliceno experimenta uma sequência de reações de deslocamento durante as quais ocorre a integração dos átomos de Si dentro da folha de siliceno . As ilhas de domínio único "nucleadas" localmente se propagam por toda a folha de siliceno para, eventualmente, resultar em um estrutura de domínio único.
"As informações sobre a dinâmica de deslocamento fornecidas por este estudo podem ser usadas para encontrar soluções para curar defeitos estruturais em materiais 2D semelhantes, interfaces, e uma ampla gama de nanomateriais, "diz o Dr. Fleurence.
