Configurações de diamane cúbico (a) e diamane hexagonal (b). Crédito:Niu Caoping
Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Wang Xianlong dos Institutos Hefei de Ciências Físicas da Academia Chinesa de Ciências (CAS) descobriu um novo método para melhorar a estabilidade do diamane sintetizado por métodos de alta pressão. Ao introduzir dopantes de boro (B) e nitrogênio (N) no diamane, eles descobriram que a estrutura e as propriedades eletrônicas do diamane poderiam ser reguladas. Resultados relacionados foram publicados na
Revisão Física B .
Diamane é um diamante bidimensional (2D) de camada única obtido pela compressão de duas camadas de grafeno para formar ligações sp3 intercamadas. Com as características do grafeno e do diamante, espera-se que seja um novo material de carbono 2D ao lado do grafeno. No entanto, o diamane sintetizado pelo método de alta pressão é convertido novamente em grafeno após a liberação da pressão e não pode ser mantido em condições ambientais.
Neste estudo, os pesquisadores investigaram as propriedades estruturais e eletrônicas de diferentes formas dopadas de átomos de B e N em diamane cúbico e hexagonal com base nos métodos de primeiros princípios.
Eles descobriram que a configuração de dopagem reduziu a energia de formação de diamane, promoveu a síntese de diamane e melhorou a estabilidade de diamane em condições ambientais.
Eles propuseram que o mecanismo mais fácil para sintetizar o diamane experimentalmente era comprimir o grafeno de duas camadas com uma camada dopada com o átomo de B e a outra dopada com o átomo de N.
Os bandgaps de diferentes configurações de doping. Barras com cores simples representam o bandgap direto e barras com linhas inclinadas na superfície representam o bandgap indireto. As linhas tracejadas vermelhas e azuis mostram o bandgap do diamane cúbico e hexagonal, respectivamente. Crédito:Niu Caoping
O diamano dopado com átomos de N foi fácil de obter experimentalmente porque a energia de formação do diamano não foi sensível à distribuição do N dopante. Além disso, dependendo das concentrações e distribuições dos átomos de B e N, o diamano dopado possui estruturas eletrônicas variáveis (semicondutor, metal, supercondutividade ~ 4 K), que podem ser aplicadas ao campo de dispositivos eletrônicos 2D.
Este trabalho oferece um novo esquema para sintetizar diamane mais estável e funcional.
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