Os materiais com um átomo de espessura ainda não foram além dos laboratórios científicos, mas suas perspectivas são muito brilhantes. Inspirados pelo triunfo do grafeno, os físicos começaram a inventar outras estruturas bidimensionais que poderiam encontrar aplicações muito inesperadas.
O material 2D torna o dispositivo eletrônico ainda mais miniaturizado. Esta é a sua vantagem - e não a única - sobre corpos volumosos comuns. Uma camada ultrafina de matéria adquire novas propriedades ópticas, mecânicas e eletrônicas.
Imagine uma estante vazia. Obviamente, os livros só podem ser colocados nas estantes. Nesse caso, são os valores de energia que ficam disponíveis aos elétrons se o tamanho do corpo for reduzido a valores mínimos, por exemplo, o diâmetro de um átomo. É assim que o princípio da quantização dimensional se manifesta.
O sanduíche de grafeno gira …
Dos materiais bidimensionais criados até agora, apenas o grafeno tem perspectivas comerciais. Além disso, os cientistas propõem não limitar o escopo desse material à eletrônica. Que tal uma armadura de grafeno? À primeira vista, a ideia é estranha - afinal, trata-se de um material macio, na verdade, o grafite, com o qual são feitas as grafites. Mas duas camadas de grafeno, empilhadas juntas, mostrarão propriedades absolutamente incríveis: dureza extraordinária quando a pressão é aplicada a elas e flexibilidade depois de enfraquecer o impacto. Isso foi recentemente demonstrado por cientistas dos Estados Unidos e da Europa. Para formar um grafeno de duas camadas, eles criaram uma pressão de um a 10 gigapascais com uma haste de diamante, o que é comparável à queda de uma placa de cem toneladas por metro quadrado de superfície.
Mas as estruturas de três, quatro e cinco camadas de grafeno não mostraram tais propriedades. Descobriu-se que a resistência incomum do novo material se deve a uma mudança na "forma" dos orbitais de elétrons, o que é impossível em outras configurações de camadas.
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Lâmpada plana e visor flexível
“Mais fino, mais flexível, mais brilhante” é o lema dos fabricantes de monitores modernos, o que significa que eles podem estar interessados em materiais 2D. Mas como você os faz brilhar intensamente? Isso foi sucedido por especialistas da Universidade de Viena, que desenvolveram uma fonte de luz feita de sulfeto de molibdênio (MoS2) com a espessura de um átomo.
Desenho da estrutura molecular de dissulfeto de molibdênio / Depositphotos / ogwen.
Os físicos anexaram eletrodos de metal a uma monocamada dessa substância e suspenderam a estrutura inteira no vácuo. Ao passar uma corrente elétrica por ele, eles forçaram o sulfeto de molibdênio a aquecer e emitir luz. É verdade que apenas uma parte do filme brilhou, cujo comprimento não ultrapassava 150 nanômetros. Mas o problema começou! Os autores do estudo prometem cultivar sulfeto de molibdênio bidimensional mais autêntico, testar um novo tipo de emissor de luz nele e, então, pode ser possível integrá-lo em microcircuitos a partir dos quais um dia serão produzidos visores flexíveis e brilhantes com um átomo de espessura.
