Nanocostura une folhas de grafeno e outros enos

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Para juntar os dois materiais 2-D, a equipe fez um processo de epitaxia horizontal, em vez de na vertical. [Imagem: ORNL]

Junção sem costura

Em tempos de grafeno, grafeno 3D, carbino, boroceno e outros, parece cada vez mais necessário desenvolver uma capacidade de costurar esses materiais unidimensionais uns nos outros.

Isto é necessário para unir os materiais 2-D aos eletrodos que permitirão sua integração a outros dispositivos eletrônicos, ou para viabilizar a criação de novos tipos de materiais híbridos, que juntem camadas atômicas de materiais diferentes.

Foi justamente isso que fizeram Lei Liu e An-Ping Li, do Laboratório Nacional Oak Ridge, nos Estados Unidos.

"O grafeno tem um grande potencial, mas ele tem limites. Para fazer uso do grafeno em aplicações ou aparelhos, é preciso integrar o grafeno com outros materiais," justificou Li.

Então, ele e seus colegas desenvolveram uma técnica pioneira para "costurar" folhas monoatômicas de dois materiais diferentes, que se juntam de forma coesa - na verdade, os cientistas chamam o resultado final de "material sem costuras".

Interface

A técnica mais comumente usada para combinar materiais diferentes em heteroestruturas é a epitaxia, na qual um material é cultivado em cima do outro de tal modo que ambos assumam a mesma estrutura cristalina.

Para juntar os materiais 2-D, a equipe fez com que esse processo de crescimento ocorresse na horizontal, em vez de na vertical.

Isso permitiu combinar dois compostos monoatômicos - grafeno e nitreto de boro - em uma única camada com apenas um átomo de espessura, criando entre eles uma "heterojunção".

"Se quisermos aproveitar o grafeno, temos que fazer uso das propriedades das interfaces, pois, como o Prêmio Nobel Herbert Kroemer disse uma vez, 'a interface é o componente'," disse Li. "Com esta interface 1-D limpa e coerente, a nossa técnica nos dá a oportunidade de fabricar componentes baseados em grafeno para aplicações reais."


Bibliografia:
Heteroepitaxial Growth of Two-Dimensional Hexagonal Boron Nitride Templated by Graphene Edges
Lei Liu, Jewook Park, David A. Siegel, Kevin F. McCarty, Kendal W. Clark, Wan Deng, Leonardo Basile, Juan Carlos Idrobo, An-Ping Li, Gong Gu
Science
Vol.: 343 no. 6167 pp. 163-167
DOI: 10.1126/science.1246137