Um novo campo elétrico de vórtice com potencial para aprimorar futuros dispositivos eletrônicos, magnéticos e ópticos foi observado por pesquisadores da City University of Hong Kong (CityUHK) e parceiros locais.

A pesquisa "Vórtice polar e quasicristal observado em dissulfeto de molibdênio de bicamada torcida", publicada na Science , é altamente valiosa, pois pode melhorar a operação de muitos dispositivos, incluindo o fortalecimento da estabilidade da memória e da velocidade de computação.

Com mais pesquisas, a descoberta do campo elétrico do vórtice também pode impactar os campos da computação quântica, spintrônica e nanotecnologia.

"Anteriormente, gerar um campo elétrico de vórtice exigia técnicas caras de deposição de filme fino e procedimentos complexos. No entanto, nossa pesquisa demonstrou que uma simples torção em materiais bicamada 2D pode facilmente induzir esse campo elétrico de vórtice", disse o professor Ly Thuc Hue do Departamento de Química e membro principal do Centro de Superdiamantes e Filmes Avançados da CityUHK.

Para obter uma interface limpa, os pesquisadores normalmente sintetizavam bicamadas diretamente. No entanto, é desafiador manter a liberdade em ângulos de torção, particularmente para torções de ângulo baixo. A equipe da Professora Ly inventou a inovadora técnica de transferência assistida por gelo, que ela explica ter sido crucial para obter uma interface limpa entre bicamadas, permitindo que eles manipulassem e criassem bicamadas torcidas livremente.

Diferentemente de estudos anteriores que se concentraram em ângulos de torção menores que 3 graus, a técnica da equipe permitiu que eles criassem um amplo espectro de ângulos de torção variando de 0 a 60 graus, aproveitando tanto a síntese quanto o empilhamento artificial por meio de transferência assistida por gelo.

A descoberta do novo campo elétrico de vórtice na bicamada torcida também criou um quasicristal 2D, potencialmente aprimorando futuros dispositivos eletrônicos, magnéticos e ópticos . Quasicristais são estruturas irregularmente ordenadas desejáveis devido à sua baixa condutividade térmica e elétrica, tornando-os ideais para revestimentos de superfície de alta resistência, como em frigideiras.

De acordo com o Professor Ly, essas estruturas podem ter uma gama versátil de aplicações, pois o campo elétrico do vórtice gerado difere dependendo do ângulo da torção. Os quasicristais podem resultar em um efeito de memória mais estável para dispositivos eletrônicos , mobilidade e velocidade ultrarrápidas para computação, comutação de polarização sem dissipação, novos efeitos ópticos polarizáveis e avanços na spintrônica.

A equipe superou muitas dificuldades em seu caminho para fazer a nova observação. Primeiro, eles tiveram que encontrar uma maneira de estabelecer uma interface limpa entre as bicamadas. Isso os levou a descobrir uma nova técnica que usa gelo como material de transferência, uma novidade neste campo.

Ao sintetizar e transferir materiais 2D usando uma fina camada de gelo, a equipe alcançou interfaces limpas que eram fáceis de manipular. Comparada a outras técnicas, essa técnica de transferência assistida por gelo é mais eficaz, consome menos tempo e tem melhor custo-benefício.

Eles então tiveram que superar o desafio de analisar o material. Eles finalmente fizeram a descoberta através do uso de microscopia eletrônica de transmissão quadridimensional (4D-TEM) e colaboração com outros pesquisadores. Em um de seus muitos estágios de teste, a estrutura 2D de bicamada torcida foi criada, e o novo campo elétrico de vórtice foi observado.

Considerando a ampla gama de aplicações para ângulos de torção, a equipe espera continuar a desenvolver sua pesquisa com base na nova observação e explorar todo o seu potencial.

Os próximos passos do estudo se concentrarão em manipular ainda mais o material, como testar se é possível empilhar mais camadas ou verificar se o mesmo efeito pode ser gerado a partir de outros materiais.

Tendo patenteado sua técnica de transferência assistida por gelo, a equipe está ansiosa para ver se outras descobertas podem ser geradas globalmente com a ajuda de sua técnica, agora que é possível obter interfaces de bicamada limpas sem procedimentos extensos e caros.

"Este estudo tem o potencial de inaugurar um novo campo focado em campos de vórtices torcidos em nanotecnologia e tecnologia quântica", concluiu o professor Ly, enfatizando que a descoberta, embora ainda em estágios iniciais em termos de aplicação, pode ser uma grande virada de jogo em aplicações de dispositivos como memória, computação quântica, spintrônica e dispositivos de detecção.