Materiais bidimensionais como o grafeno apresentam propriedades fascinantes como supercondutividade, resistência extraordinária e fenômenos quânticos exóticos. Cientistas do Forschungszentrum Jülich, juntamente com parceiros do Instituto Indiano de Tecnologia de Patna e da Universidade Australiana de Newcastle, criaram agora um material especial deste tipo que apresenta um caráter metálico. Consiste em apenas uma camada atômica de átomos de molibdênio e também é conhecido como “molibdeneno”.



Os cientistas conseguiram produzir uma folha fina do metal molibdênio, com apenas uma camada atômica de espessura. O novo material é, portanto, tão fino quanto o grafeno, provavelmente o material 2D mais conhecido. Este último consiste em carbono e foi isolado pela primeira vez em 2004. A descoberta despertou grande atenção porque o grafeno conduz eletricidade e calor muito melhor que o cobre e é cem vezes mais estável que o aço.

Ao mesmo tempo, é excepcionalmente leve e flexível. Devido à sua estrutura 2D especial, o grafeno também exibe alguns efeitos eletromagnéticos incomuns que poderiam permitir inovações revolucionárias no campo da tecnologia quântica.

Nos últimos anos, outros materiais 2D, como o fosforeno ou o germaneno, foram introduzidos. Assim como o molibdeneno, eles exibem algumas propriedades impressionantes, enquanto este último ainda difere de outros materiais 2D em alguns aspectos. "Muitos materiais 2D são sensíveis ao calor, mas o molibdeneno não. Além disso, este é o primeiro material metálico 2D onde camadas independentes podem ser preparadas, "explica o Prof. Ilia Valov do Instituto Peter Grünberg (PGI-7) em Forschungszentrum Julich.

Os pesquisadores criaram o novo material 2D usando um micro-ondas, no qual aqueceram uma mistura de sulfeto de molibdênio (MoS₂ ) e grafeno à incandescência a uma temperatura de cerca de 3.000 graus Celsius. Em uma reação impulsionada pelo campo elétrico de micro-ondas, formaram-se estruturas capilares finamente ramificadas nas quais podem ser encontradas camadas cônicas de molibdênio. Eles também são chamados de “bigodes”.

Nos primeiros testes, os cientistas já puderam observar uma variedade de propriedades úteis. “O molibdeneno é mecanicamente extremamente estável. Poderia ser usado, por exemplo, como revestimento de eletrodos para tornar as baterias ainda mais potentes e robustas”, explica Ilia Valov.

Os pesquisadores esperam que o material tenha propriedades eletrônicas ainda mais exóticas, semelhantes ao grafeno, devido à sua estrutura 2D especial. Devido ao seu caráter metálico, também possui elétrons em movimento livre. Estes se acumulam nos dois lados do molibdeneno, o que torna o material um candidato interessante para catalisadores para acelerar reações químicas.

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Em colaboração com o Instituto Indiano de Tecnologia de Patna e a Universidade Australiana de Newcastle, os pesquisadores já conseguiram desenvolver uma aplicação científica prática para o molibdeneno. Graças à sua estabilidade e excelente condutividade elétrica e térmica, é ideal como ponta de medição para microscopia de força atômica (AFM) e espectroscopia RAMAN de superfície aprimorada (SERS).

Os registros iniciais de amostras mostram que o molibdeneno oferece várias vantagens em relação aos materiais de ponta estabelecidos e, devido ao seu formato fino e plano, é capaz de fornecer proteção particularmente boa contra sinais de interferência indesejados.

Mais informações: Tumesh Kumar Sahu et al, Síntese de molibdeneno por microondas a partir de MoS₂ , Nanotecnologia da Natureza (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01484-2
Informações do diário: Nanotecnologia da Natureza

Fornecido por Forschungszentrum Juelich